(57)【要約】【課題】  より大きな電流を流すことが可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】  本発明の半導体装置は、第一電極および第二電極を有する半導体素子と、絶縁性の基材、前記半導体素子の前記第二電極に導通接合された導通板、を有する基板と、前記第一電極に導通接合されたアイランド部を有するリードと、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、前記半導体素子は、動作電流が流れるパワー系半導体素子であり、前記動作電流を制御するための制御電流が流れる駆動ＩＣを備え、前記導通板は、前記第二電極に導通し、且つ前記半導体素子から平面視において延出した延出部を有し、前記延出部には、ボンディング用チップが設けられており、前記第二電極は、前記導通板の前記延出部、前記ボンディング用チップ、および前記ボンディング用チップにボンディングされたワイヤを介して、前記駆動ＩＣと導通している。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向において互いに反対側に位置する第一電極および第二電極を有する半導体素子と、
厚さ方向において互いに反対側に位置する主面および裏面を有する絶縁性の基材、および前記基材の前記主面に接合されており前記半導体素子の前記第二電極に導通接合された導通板、を有する基板と、
前記第一電極に導通接合されたアイランド部を有するリードと、
前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
を備え、
前記半導体素子は、動作電流が流れるパワー系半導体素子であり、
前記動作電流を制御するための制御電流が流れる駆動ＩＣを備え、
前記導通板は、前記第二電極に導通し、且つ前記半導体素子から平面視において延出した延出部を有し、
前記第二電極は、前記導通板の前記延出部およびワイヤを介して、前記駆動ＩＣと導通していることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記延出部には、ボンディング用チップが設けられており、
前記ワイヤは、前記ボンディング用チップにボンディングされている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基材は、セラミックスからなる、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基材は、アルミナからなる、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導通板は、金属からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導通板は、Ｃｕからなる、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記導通板の厚みは、前記基材の厚みと同じか、前記基材の厚みよりも大である、請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記裏面に接合された放熱板をさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記放熱板は、前記封止樹脂から露出する露出面を有する、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記露出面は、前記封止樹脂と面一である、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記放熱板は、金属からなる、請求項８ないし１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記放熱板は、Ｃｕからなる、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記放熱板の厚みは、前記基材の厚みと同じか、前記基材の厚みよりも大である、請求項８ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記リードの前記アイランド部は、複数の前記半導体素子の前記第一電極に導通接合されている、請求項１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記リードは、前記基板の前記導通板に導通接合された導通部を有する、請求項１ないし１４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記アイランド部には、複数の凹部が形成されている、請求項１ないし１５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記アイランド部のうち前記半導体素子と重なる部位は、平滑である、請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記各凹部は、断面円形状である、請求項１６または１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記複数の凹部は、前記半導体素子を囲むように配置されている、請求項１６ないし１８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２０】
溶融状態を経て前記第一電極と前記アイランド部とを接合する接合材を備えており、
溶融状態における前記接合材に対する濡れ性が、前記アイランド部よりも前記第一電極の方が優れている、請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記第一電極は、前記半導体素子の片面の全面に形成されている、請求項２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記アイランド部は、前記半導体素子の外側に位置する堀部を有する、請求項２０または２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記接合材は、前記堀部よりも内方に位置する、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記堀部は、前記半導体素子の全周を囲んでいる、請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記アイランド部には、前記堀部の外側に前記複数の凹部が設けられている、請求項２４に記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記ボンディング用チップは、厚さ方向において前記導通板側に位置する下層およびこの下層に積層された上層を有する、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項２７】
前記下層は、Ｃｕからなる、請求項２６に記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記上層は、Ａｇからなる、請求項２６または２７に記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記ワイヤは、ファーストボンディング部と、段差部を境界として厚さが徐々に薄くなる形状とされたセカンドボンディング部と、前記セカンドボンディング部の少なくとも一部と重なり、かつ前記段差部を露出させる補強ボンディング部と、を有する、請求項２および請求項２６ないし２８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記補強ボンディング部は、前記セカンドボンディング部に接する円盤部を有する、請求項２９に記載の半導体装置。
【請求項３１】
前記補強ボンディング部は、前記円盤部上に形成されており、前記円盤部よりも小径でありかつ前記円盤部と同心である円柱部を有する、請求項３０に記載の半導体装置。
【請求項３２】
前記補強ボンディング部は、前記円柱部上に形成された尖頭部を有する、請求項３１に記載の半導体装置。
【請求項３３】
前記セカンドボンディング部がボンディングされた部位には、このセカンドボンディング部を形成する際にキャピラリが圧着されたことによって生じた環状痕が形成されている、請求項２９ないし３２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３４】
前記補強ボンディング部は、前記環状痕の一部を露出させている、請求項３３に記載の半導体装置。
【請求項３５】
前記補強ボンディング部は、前記環状痕のうち前記セカンドボンディング部側にある半分以上の部位を覆っている、請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３６】
前記ファーストボンディング部は、前記駆動ＩＣにボンディングされている、請求項２９ないし３４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３７】
前記セカンドボンディング部は、前記ボンディング用チップにボンディングされている、請求項３５に記載の半導体装置。
【請求項３８】
前記ワイヤは、Ａｕからなる、請求項２９ないし３７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３９】
前記リードは、前記アイランド部に繋がり、かつ前記封止樹脂から露出する複数の端子部を有する、請求項１ないし３８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４０】
前記基板は、前記封止樹脂から突出する端子部を有する、請求項１ないし３８のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の半導体装置が知られている。種々の半導体装置の一つとしてＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）と称されるものがある。このような半導体装置は、複数の半導体素子と、複数のアイランド部を有するリードと、放熱部材と、封止樹脂と、を備える。複数の半導体素子は複数のアイランド部にそれぞれ搭載されている。各アイランド部は、放熱部材に接合されている。封止樹脂は、複数の半導体素子と複数のアイランド部と放熱部材とを覆っている。また、複数の半導体素子どうし、または半導体素子とリードとは、ワイヤを介して適宜導通している。ＩＰＭと称される半導体装置は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
前記半導体素子に流れる電流の大きさは、前記ワイヤが通電しうる電流の大きさによって制限を受けることとなる。たとえば、前記半導体素子が、外部のモータなどを動作させる動作電流が流される場合、この動作電流は比較的大電流である。このような大電流を流すための導通経路として、前記ワイヤでは通電容量が不足するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より大きな電流を流すことが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側に位置する第一電極および第二電極を有する半導体素子と、厚さ方向において互いに反対側に位置する主面および裏面を有する絶縁性の基材、および前記基材の前記主面に接合されており前記半導体素子の前記第二電極に導通接合された導通板、を有する基板と、前記第一電極に導通接合されたアイランド部を有するリードと、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、セラミックスからなる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、アルミナからなる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通板は、金属からなる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通板は、Ｃｕからなる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通板の厚みは、前記基材の厚みと同じか、前記基材の厚みよりも大である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面に接合された放熱板をさらに備える。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱板は、前記封止樹脂から露出する露出面を有している。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記露出面は、前記封止樹脂と面一である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱板は、金属からなる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱板は、Ｃｕからなる。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱板の厚みは、前記基材の厚みと同じか、前記基材の厚みよりも大である。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードの前記アイランド部は、複数の半導体素子の前記第一電極に導通接合されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードは、前記基板の前記導通板に導通接合された導通部を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記アイランド部には、複数の凹部が形成されている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記アイランド部のうち上記半導体素子と重なる部位は、平滑である。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各凹部は、断面円形状である。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の凹部は、上記半導体素子を囲むように配置されている。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、動作電流が流れるパワー系半導体素子である。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、溶融状態を経て前記第一電極と前記アイランド部とを接合する接合材を備えており、溶融状態における上記接合材に対する濡れ性が、上記アイランド部よりも上記第一電極の方が優れている。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記電極は、上記半導体素子の片面の全面に形成されている。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記アイランド部は、上記半導体素子の外側に位置する堀部を有する。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記接合材は、上記堀部よりも内方に位置する。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記堀部は、上記半導体素子の全周を囲んでいる。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記アイランド部には、上記堀部の外側に上記複数の凹部が設けられている。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記動作電流を制御するための制御電流が流れる駆動ＩＣを備える。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板の前記導通板は、前記駆動ＩＣとワイヤを介して導通している。
【００３３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通板は、前記半導体素子から平面視において延出し、かつ前記駆動ＩＣと前記ワイヤを介して接合される延出部を有する。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記延出部には、前記ワイヤがボンディングされるボンディング用チップが設けられている。
【００３５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ボンディング用チップは、厚さ方向において前記導通板側に位置する下層およびこの下層に積層された上層を有する。
【００３６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記下層は、Ｃｕからなる。
【００３７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記上層は、Ａｇからなる。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記駆動ＩＣに接合されたワイヤをさらに備えており、前記ワイヤは、ファーストボンディング部と、段差部を境界として厚さが徐々に薄くなる形状とされたセカンドボンディング部と、前記セカンドボンディング部の少なくとも一部と重なり、かつ前記段差部を露出させる補強ボンディング部と、を有する。
【００３９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強ボンディング部は、前記セカンドボンディング部に接する円盤部を有する。
【００４０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強ボンディング部は、前記円盤部上に形成されており、前記円盤部よりも小径でありかつ前記円盤部と同心である円柱部を有する。
【００４１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強ボンディング部は、前記円柱部上に形成された尖頭部を有する。
【００４２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記セカンドボンディング部がボンディングされた部位には、このセカンドボンディング部を形成する際にキャピラリが圧着されたことによって生じた環状痕が形成されている。
【００４３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強ボンディング部は、前記環状痕の一部を露出させている。
【００４４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強ボンディング部は、前記環状痕のうち前記セカンドボンディング部側にある半分以上の部位を覆っている。
【００４５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ファーストボンディング部は、前記駆動ＩＣにボンディングされている。
【００４６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記セカンドボンディング部は、前記リードにボンディングされている。
【００４７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記セカンドボンディング部は、前記ボンディング用チップにボンディングされている。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ワイヤは、Ａｕからなる。
【００４９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードは、上記複数のアイランド部の各々に繋がり、かつ上記封止樹脂から露出する複数の端子部を有する。
【００５０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板は、前記封止樹脂から突出する端子部を有する。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、前記半導体素子に流れる電流の導通経路を、前記基板の前記導通板によって構成することができる。これにより、たとえばワイヤを用いて導通経路を構成する場合と比べてより大きな電流を前記半導体装置に流すことができる。
【００５２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１の半導体装置を示す平面図である。
【図３】図１の半導体装置を示す正面図である。
【図４】図１の半導体装置を示す側面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図８】図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図９】図１の半導体装置の基板を示す平面図である。
【図１０】図１の半導体装置のリードを示す要部底面図である。
【図１１】図１の半導体装置の半導体素子の一例を示す平面図である。
【図１２】図１の半導体装置の半導体素子の一例を示す底面図である。
【図１３】図１の半導体装置の半導体素子の他の例を示す平面図である。
【図１４】図１の半導体装置の半導体素子の他の例を示す底面図である。
【図１５】図１の半導体装置のワイヤを示す写真である。
【図１６】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図１７】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図１８】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図１９】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２０】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２１】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２２】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２３】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２４】図１の半導体装置のワイヤの製造工程を示す要部断面図である。
【図２５】本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。
【図２６】本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００５５】
図１〜図８は、本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、リード１００、基板２００、放熱部材３００、複数の半導体素子４１０、複数の半導体素子４２０、駆動ＩＣ４３０、駆動ＩＣ４４０、複数の受動部品４９０、ワイヤ６００および封止樹脂７００を備えている。半導体装置Ａ１は、たとえばインバータモータの動作電流制御などに用いられるＩＰＭとして構成されている。半導体装置Ａ１の大きさの一例を挙げると、ｘ方向寸法が３８ｍｍ程度、ｙ方向寸法が２４ｍｍ程度、ｚ方向寸法（封止樹脂７００の厚さ）が３．５ｍｍ程度である。
【００５６】
図１は、半導体装置Ａ１の平面図である。図２は、半導体装置Ａ１の平面図であり、理解の便宜上、封止樹脂７００を二点鎖線で示している。図３は、半導体装置Ａ１の正面図であり、図４は、半導体装置Ａ１の側面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿うｚｘ平面における断面図であり、理解の便宜上、後述する端子部を省略している。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿うｙｚ平面における断面図である。なお、以降の説明で参照する断面図においては、理解の便宜上、ワイヤ６００を一部省略している。
【００５７】
基板２００は、半導体素子４１０および半導体素子４２０に導通接合されることにより、動作電流の導通経路を構成するものである。また、基板２００は、半導体素子４１０および半導体素子４２０を支持する機能を兼ねうる。本実施形態の基板２００は、基材２１０、導通板２２０および放熱板２３０を有している。
【００５８】
基材２１０は、絶縁性の材質からなり、本実施形態においては、板状の部材によって構成されている。基材２１０の材質としては、セラミックスが好適に用いられる。また、基材２１０の材質として、比較的高熱伝導である樹脂を用いてもよい。セラミックスとしては、アルミナ、ＳｉＮ、ＳｉＣが例示され、本実施形態においては、基材２１０がアルミナからなる場合を例として説明する。
【００５９】
基材２１０は、厚さ方向において互いに反対側に位置する主面２１１および裏面２１２を有しており、平面視矩形状である。基材２１０の厚さは、たとえば０．３〜０．４ｍｍ程度である。図２に示すように、基材２１０は、平面視において複数の半導体素子４１０および複数の半導体素子４２０のすべてと重なる大きさおよび配置とされている。
【００６０】
導通板２２０は、半導体素子４１０および半導体素子４２０に流れる動作電流を流す導通経路を構成している。導通板２２０は、前記導通経路を構成するためにパターンニングが施されている。導通板２２０は、十分な大きさの電流を流しうる前記導通経路を構成するものであればよく、板状部材から形成されることは必要としない。ただし、本発明においては、十分な電流を流しうる厚さが確保された構成が好ましく、便宜上「導通板」の名称を用いる。
【００６１】
導通板２２０は、基材２１０の主面２１１上に積層されている。導通板２２０は、基材２１０に接合されていればよいが、Direct Copper Bond法によって共晶接合されていることが好ましい。導通板２２０は、金属からなり、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅなどが例示される。本実施形態においては、導通板２２０がＣｕからなる場合を例として説明する。導通板２２０の厚さはたとえば、０．３〜０．４ｍｍ程度である。導通板２２０の厚さは、基材２１０の厚さと同じか、基材２１０の厚さよりも大であってもよい。
【００６２】
図９は、基板２００を示す平面図である。同図に示すように、導通板２２０は、複数のアイランド部２２１、複数のアイランド部２２２、複数のパッド部２２３、複数のパッド部２２４、複数の導通部２２５、導通部２２６および複数の延出部２２７を有する。なお本発明においては、「アイランド部」は、半導体素子と平面視においてほとんど重なりあう程度の大きさとされているものに適用されており、「パッド部」は、半導体素子の一部である電極と平面視においてほとんど重なりあうものの、半導体素子全体よりも明瞭に小である大きさとされているものに適用されている。これらの区別は発明の理解のための便宜である。
【００６３】
複数のアイランド部２２１は、基材２１０のｘ方向一方側部分に配置されており、ｘ方向に配列されている。アイランド部２２１は、矩形状とされており、半導体素子４２０に導通接続する部分である。アイランド部２２２は、基材２１０のｘ方向他方側部分に配置されており、ｘ方向に配列されている。アイランド部２２１は、矩形状とされており、半導体素子４２０に導通接続する部分である。
【００６４】
複数のパッド部２２３は、各々が半導体素子４１０と導通接続される部分である。各パッド部２２３は、アイランド部２２１またはアイランド部２２２に対してｙ方向に隣接して配置されており、アイランド部２２１またはアイランド部２２２に繋がっている。パッド部２２３は、本実施形態においては、矩形状とされている。
【００６５】
複数のパッド部２２４は、各々が半導体素子４１０と導通接続される部分である。各パッド部２２４は、複数のパッド部２２３に対して複数のアイランド部２２１および複数のアイランド部２２２とは反対側においてｙ方向に隣接して配置されている。パッド部２２４は、パッド部２２３、アイランド部２２１およびアイランド部２２２とは繋がっていない。パッド部２２４は、本実施形態においては、パッド部２２３よりも明瞭に小型である矩形状とされている。
【００６６】
複数の導通部２２５は、基材２１０のｙ方向一端寄りに配置されており、複数のアイランド部２２１と各別に繋がっている。導通部２２５は、リード１００の一部と接続されることにより、リード１００と基板２００とを導通させる部分である。
【００６７】
導通部２２６は、基材２１０のｙ方向一端寄りに配置されており、複数のアイランド部２２２と繋がっている。導通部２２６は、リード１００の一部と接続されることにより、リード１００と基板２００とを導通させる部分である。
【００６８】
複数の延出部２２７は、各々が平面視において半導体素子４１０から延出している。延出部２２７は、駆動ＩＣ４３０または駆動ＩＣ４４０と導通するワイヤ６００がボンディングされる部分である。図８に示すように、延出部２２７の先端部分には、ボンディング用チップ２２８が設けられている。ボンディング用チップ２２８は、ワイヤ６００のボンディングを容易かつ確実に行うために設けられている。本実施形態のボンディング用チップ２２８は、下層２２８ａおよび上層２２８ｂを有する。下層２２８ａは、たとえばＣｕからなり、その厚さがたとえば１００μｍ程度である。上層２２８ｂは、たとえばＡｇからなり、その厚さがたとえば１０μｍ程度である。また、ボンディング用チップ２２８の平面視寸法は、一辺の長さが１ｍｍ以下程度の矩形状である。ボンディング用チップ２２８は、たとえば基板２００に半導体素子４１０および半導体素子４２０を搭載する工程において、半導体素子４１０および半導体素子４２０とともに導通板２２０の延出部２２７に搭載されうる。
【００６９】
放熱板２３０は、基材２１０の裏面２１２に積層されている。放熱板２３０は、半導体素子４１０および半導体素子４２０から発せられる熱を放熱する機能を果たす。放熱板２３０は、たとえば導通板２２０と同様にＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉなどの金属からなる。本実施形態においては、放熱板２３０がＣｕからなる場合を例に説明する。放熱板２３０の厚さは、導通板２２０と同様であり、たとえば０．３〜０．４ｍｍ程度である。放熱板２３０は、基材２１０に接合されていればよいが、Direct Copper Bond法によって共晶接合されていることが好ましい。
【００７０】
図５および図６から理解されるように、本実施形態においては、放熱板２３０は、基材２１０の裏面２１２の全面に設けられている。また、放熱板２３０は、露出面２３１を有している露出面２３１は、基材２１０とは反対側に位置する面であり、封止樹脂７００から露出している。また、露出面２３１は、封止樹脂７００と面一とされている。
【００７１】
リード１００は、複数の半導体素子４１０、複数の４２０、駆動ＩＣ４３０および駆動ＩＣ４４０への導通経路を構成する導通支持部材である。本実施形態においては、リード１００は、アイランド部１１０，１２０，１３０，１４０，１５０、パッド部１７０，１８０、端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１を有している。リード１００は、金属からなり本実施形態においては、Ｃｕからなる。リード１００の厚さは、たとえば０．４２ｍｍ程度である。リード１００は、たとえば金属製の板材料に対して打ち抜きなどの切断加工および曲げ加工を施すことによって形成される。
【００７２】
アイランド部１１０は、複数の半導体素子４１０および半導体素子４２０に導通接合される部位である。アイランド部１２０は、半導体素子４１０および半導体素子４２０に導通接合される部位である。アイランド部１３０は、駆動ＩＣ４３０が搭載される部位である。アイランド部１４０は、駆動ＩＣ４４０が搭載される部位である。アイランド部１５０は、受動部品４９０が搭載される部位である。本実施形態においては、１つのアイランド部１１０と３つのアイランド部１２０とが、ｘ方向に並べられている。また、アイランド部１３０とアイランド部１４０とが、ｘ方向に並べられている。１つのアイランド部１１０および３つのアイランド部１２０とアイランド部１３０およびアイランド部１４０とは、ｙ方向に並んでいる。３つのアイランド部１５０は、アイランド部１３０に対してｙ方向に隣接する位置に配置されている。
【００７３】
図１０は、リード１００の一部を示す要部底面図である。アイランド部１１０は、略矩形状であり、複数の半導体素子４１０および複数の４２０が導通接合される本実施形態においては、アイランド部１１０には、３つの半導体素子４１０および３つの半導体素子４２０が導通接合される。図２に示すように、３つの半導体素子４１０および３つの半導体素子４２０は、それぞれｘ方向に並んでいる。また、３つの半導体素子４１０と３つの半導体素子４２０とは、ｙ方向に離間して平行に配置されている。
【００７４】
図１０に示す容易、アイランド部１１０には、複数の凹部１１２および複数の堀部１１３が形成されている。複数の凹部１１２は、アイランド部１１０のうち半導体素子４１０，４２０が配置される側に開口している。本実施形態においては、凹部１１２は、断面円形状であるが、本発明で言う凹部の形状はこれに限定されない。複数の凹部１１２は、アイランド部１１０のうち、堀部１１３および堀部１１３に囲まれた領域以外の領域に形成されている。また、本実施形態においては、複数の凹部１１２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
【００７５】
堀部１１３は、半導体素子４１０あるいは半導体素子４２０を囲むように形成されており、アイランド部１１０のうち半導体素子４１０，４２０が配置される側に開口している。図１０における図中下方の堀部１１３は、矩形状の外枠とこの外枠を３箇所に分割する２つのｙ方向に延びる部位とを有している。このような形状により、堀部１１３によって囲まれた領域が３つ形成されている。これらの領域には、それぞれ半導体素子４１０が配置される。図１０における図中上方の３つの堀部１１３は、それぞれが矩形状とされている。各堀部１１３が囲む領域には、半導体素子４２０がそれぞれ配置されている。なお、本発明で言う掘部は、環状に連続した形状が好ましいがこれに限定されず、たとえば、複数の部位が環状をなすように離散配置された構成であってもよい。
【００７６】
図１０に示すように、アイランド部１２０は、ｙ方向を長手方向とする略長矩形状であり、半導体素子４１０，４２０に導通接合される。本実施形態においては、アイランド部１２０には、１つの半導体素子４１０および１つの半導体素子４２０が導通接合される。図２に示すように、半導体素子４１０および半導体素子４２０は、ｙ方向に並んでいる。
【００７７】
図１０に示すように、アイランド部１２０には、複数の凹部１２２および複数の堀部１２３が形成されている。複数の凹部１２２は、アイランド部１２０のうち半導体素子４１０，４２０が配置された側に開口している。本実施形態においては、凹部１２２は、断面円形状であるが、本発明で言う凹部の形状はこれに限定されない。複数の凹部１２２は、アイランド部１２０のうち、堀部１２３および堀部１２３に囲まれた領域以外の領域に形成されている。また、本実施形態においては、複数の凹部１２２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
【００７８】
堀部１２３は、半導体素子４１０あるいは半導体素子４２０を囲むように形成されており、アイランド部１２０のうち半導体素子４１０，４２０が搭載された面に開口している。図１０における図中下方の堀部１２３は、矩形状とされている。この堀部１２３が囲む領域には、半導体素子４１０が配置されている。図１０における図中上方の堀部１２３は、矩形状とされている。この堀部１２３が囲む領域には、半導体素子４２０が配置されている。なお、本発明で言う掘部は、環状に連続した形状が好ましいがこれに限定されず、たとえば、複数の部位が環状をなすように離散配置された構成であってもよい。
【００７９】
図２に示すように、アイランド部１３０は、アイランド部１１０に対してｙ方向に隣接して配置されており、ｘ方向を長手方向とする略長矩形状とされている。アイランド部１３０には、駆動ＩＣ４３０が搭載されている。駆動ＩＣ４３０は、ｘ方向を長手方向とする長矩形状であり、アイランド部１３０と長手方向が一致している。
【００８０】
アイランド部１３０には、複数の凹部１３２が形成されている。複数の凹部１３２は、アイランド部１３０のうち駆動ＩＣ４３０が配置された側に開口している。本実施形態においては、凹部１３２は、断面円形状であるが、本発明で言う凹部の形状はこれに限定されない。複数の凹部１３２は、主に、アイランド部１３０のうち、駆動ＩＣ４３０を避けた領域に形成されている。また、駆動ＩＣ４３０の剥離などが生じない範囲においては、駆動ＩＣ４３０と重なる位置に凹部１３２を形成してもよい。本実施形態においては、複数の凹部１３２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
【００８１】
アイランド部１４０は、アイランド部１２０に対してｙ方向に隣接して配置されており、ｘ方向を長手方向とする略長矩形状とされている。アイランド部１４０には、駆動ＩＣ４４０が搭載されている。駆動ＩＣ４４０は、ｘ方向を長手方向とする長矩形状であり、アイランド部１４０と長手方向が一致している。
【００８２】
アイランド部１４０には、複数の凹部１４２が形成されている。複数の凹部１４２は、アイランド部１４０のうち駆動ＩＣ４４０が配置された側に開口している。本実施形態においては、凹部１４２は、断面円形状であるが、本発明で言う凹部の形状はこれに限定されない。複数の凹部１４２は、主に、アイランド部１４０のうち、駆動ＩＣ４４０を避けた領域に形成されている。また、駆動ＩＣ４４０の剥離などが生じない範囲においては、駆動ＩＣ４４０と重なる位置に凹部１４２を形成してもよい。本実施形態においては、複数の凹部１４２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。また、アイランド部１４０に繋がる略三角形状の部位にも、複数の凹部１４２が形成されている。
【００８３】
３つのアイランド部１５０は、アイランド部１３０に対してｙ方向に隣接した位置に配置されている。３つのアイランド部１５０は、ｘ方向に沿って並べられている。各アイランド部１５０は、アイランド部１１０，１２０，１３０，１４０と比較して小さい部位として構成されている。各アイランド部１５０には、受動部品４９０が搭載されている。各アイランド部１５０には、複数の凹部１５２が形成されている。凹部１５２は、アイランド部１５０のうち受動部品４９０が配置された側に開口しており、受動部品４９０を避けた位置に形成されている。本実施形態においては、複数の凹部１５２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。また、各アイランド部１５０には、後述する封止樹脂７００の溝部７１０に対応した円弧状の切欠きが形成されている。
【００８４】
パッド部１７０，１８０は、駆動ＩＣ４３０，４４０とワイヤ６００を介して導通する部位である。
【００８５】
複数のパッド部１７０は、アイランド部１３０およびアイランド部１４０に隣接する位置に配置されている。各パッド部１７０は、細長い略矩形状であり、より具体的には細い帯状部分の先端寄り部分である。各パッド部１７０にはワイヤ６００がボンディングされている。
【００８６】
パッド部１８０は、図２における左端に配置されている。パッド部１８０には、ワイヤ６００がボンディングされている。パッド部１８０は、略三角形状であり、複数の凹部１８２が形成されている。凹部１８２は、パッド部１８０のうちワイヤ６００がボンディングされた面に開口しており、ワイヤ６００を避けた位置に形成されている。本実施形態においては、複数の凹部１８２は、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。
【００８７】
なお、上述した凹部１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１８２および堀部１１３，１２３は、たとえばリード１００を形成する過程において、エッチングを施すことにより形成することができる。あるいは、リード１００を形成するための切断加工または曲げ加工に用いられる金型に複数の凸部を設けることにより形成することができる。
【００８８】
図２、図６および図１０から理解されるように、リード１００は、屈曲部１１４，１２４を有している。屈曲部１１４は、アイランド部１１０に繋がっており、アイランド部１１０から離間している側が図６においてｚ方向下方に位置するように屈曲している。屈曲部１２４は、アイランド部１２０に繋がっており、アイランド部１２０から離間している側がｚ方向下方に位置するように屈曲している。
【００８９】
複数の導通部１２５は、リード１００を基板２００と導通させるための部位である。図２および図６に示すように各導通部１２５は、基板２００の導通板２２０の導通部２２５と平面視において重なっている。リード１００に屈曲部１２４が設けられていることにより、導通部１２５は、ｚ方向においてアイランド部１２０よりも導通板２２０に近接している。各導通部１２５は、導通板２２０の導通部２２５と導通接合材を介して接合されている。導通接合材としては、Ａｇペーストやはんだが挙げられる。
【００９０】
導通部１６５は、平面視において導通板２２０の導通部２２６と重なっている。導通部１６５は、導通部１２５と同様に、導通部２２６と前記導通接合材を介して接合されている。
【００９１】
端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１は、封止樹脂７００から突出している。これらの端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１は、９０°に近い角度に折り曲げられた折り曲げ部位を有し、それぞれの一端がｚ方向上方を向いている。端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１は、半導体装置Ａ１をたとえば図示しない回路基板などに実装するために用いられる。
【００９２】
端子部１１１は、屈曲部１１４に繋がっており、アイランド部１１０に導通している。３つの端子部１２１は、屈曲部１２４に繋がっており、アイランド部１２０に導通している。２つの端子部１４１は、アイランド部１４０に繋がっている。３つの端子部１５１は、３つのアイランド部１５０に各別に繋がっている。３つの端子部１６１は、導通部１６５に繋がっている。複数の端子部１７１は、複数のパッド部１７０に各別に繋がっている。端子部１８１は、パッド部１８０に繋がっている。
【００９３】
本実施形態においては、端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１の間隔は、すべてが等間隔とはされていない。たとえば、ｙ方向において同じ側に並べられた端子部１４１，１５１，１７１，１８１の間隔については、２つの端子部１４１と複数の端子部１７１と端子部１８１とが略等間隔でｘ方向に並んでいる。一方、３つの端子部１５１とこれらの端子部１５１に隣り合う端子部１７１との間隔は、明確に大きいものとされている。この間隔が大きい３つの端子部１５１と端子部１７１との間には、後述する封止樹脂７００の溝部７１０が位置しており、また、上述したようにアイランド部１５０に設けられた円弧状の切欠きが位置している。
【００９４】
端子部１９１は、ｘ方向端部に離れて設けられている。本実施形態においては、端子部１９１は、アイランド部１１０，１２０，１３０，１４０や、半導体素子４１０，４２０，４３０，４４０などには導通していない。
【００９５】
また、ｙ方向において同じ側に並べられた端子部１１１，１２１，１６１の間隔については、３つの端子部１６１が比較的狭い間隔で並べられている。一方、端子部１１１と３つの端子部１２１およびこれらに隣り合う端子部１６１の間隔は、明確に大きいものとされている。また、端子部１９１は、端子部１１１に対してさらに大きい間隔を置いて配置されている。
【００９６】
端子部１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１の間隔が上述した関係とされている理由には、これらの端子部の機能がある。たとえば、本実施形態の半導体装置Ａ１がＩＰＭとして構成されている場合、半導体装置Ａ１によって制御される電流は、たとえばＵ相、Ｖ相、Ｗ相を有する三相交流電流である。そして、３つの端子部１２１が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子部として割り当てられる。また、３つの端子部１５１には、比較的高い電圧が印加される。このため、相対的に大電流が流れる、あるいは高い電圧が印加される端子部は、隣り合う端子部との間隔が相対的に大とされている。
【００９７】
半導体素子４１０，４２０および駆動ＩＣ４３０，４００は、半導体装置Ａ１をＩＰＭとして機能させるための機能素子である。本実施形態においては、半導体素子４１０，４２０は、いわゆるパワー系半導体素子である。本発明で言うパワー系半導体素子とは、たとえばＩＰＭにおいて制御対象である三相交流の動作電流が入出力するものであり、典型的には、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect Transistor）、ＦＲＤ（Fast Recovery Diode）などが挙げられる。また、これらのパワー系半導体素子であって、ＳｉＣを基材とするものを採用してもよい。本実施形態においては、半導体素子４１０がたとえばＩＧＢＴであり、半導体素子４２０がたとえばＦＲＤである。
【００９８】
図１１は、半導体素子４１０を示す平面図であり、図１２は、半導体素子４１０を示す底面図である。これらの図に示すように、半導体素子４１０は、第一電極４１１、第二電極４１２および第二電極４１３を有している。
【００９９】
第一電極４１１は、半導体素子４１０の片面全面に設けられている。第二電極４１２および第二電極４１３は、半導体素子４１０の他方の片面に配置されている。図２に示すように、本実施形態においては、６つの半導体素子４１０が備えられている。図２におけるｘ方向図中右方に位置する３つの半導体素子４１０は、各々の第一電極４１１がリード１００のアイランド部１１０に接合されている。図２におけるｘ方向図中左方に位置する３つの半導体素子４１０は、各々の第一電極４１１が複数のアイランド部１２０に各別に接合されている。図６および図８に示すように、第一電極４１１は、接合材５１０によって接合されている。
【０１００】
接合材５１０は、導通接合可能なものであれば特に限定されないが、本実施形態においては、接合材５１０としてはんだが用いられている。接合材５１０であるはんだは、溶融状態を経て硬化することにより半導体素子４１０の第一電極４１１とアイランド部１１０、１２０とを接合する。本実施形態においては、第一電極４１１がＡｕあるいはＡｇからなり、アイランド部１１０がＣｕからなることにより、第一電極４１１の溶融状態のはんだすなわち接合材５１０に対する濡れ性が、アイランド部１１０，１２０よりも優れている。
【０１０１】
図８および図９に示すように、第二電極４１２は、接合材５２０を介して基板２００の導通板２２０のパッド部２２３に導通接合されている。また第二電極４１３は、接合材５２０を介してパッド部２２４に導通接合されている。
【０１０２】
接合材５２０は、導通接合可能なものであれば特に限定されないが、本実施形態においては、接合材５２０としてはんだが用いられている。接合材５２０であるはんだは、溶融状態を経て硬化することにより半導体素子４１０の第二電極４１２および第二電極４１３と導通板２２０のパッド部２２３およびパッド部２２４とを接合する。本実施形態においては、第二電極４１２および第二電極４１３がＡｕあるいはＡｇからなり、パッド部２２３およびパッド部２２４がＣｕからなることにより、第二電極４１２および第二電極４１３の溶融状態のはんだすなわち接合材５２０に対する濡れ性が、パッド部２２３およびパッド部２２４よりも優れている。
【０１０３】
図１３は、半導体素子４２０を示す平面図であり、図１４は、半導体素子４２０を示す底面図である。これらの図に示すように、半導体素子４２０は、第一電極４２１、第二電極４２２を有している。
【０１０４】
第一電極４２１は、半導体素子４２０の片面全面に設けられている。第二電極４２２は、半導体素子４２０の他方の片面全面に設けられている。図２に示すように、本実施形態においては、６つの半導体素子４２０が備えられている。図２におけるｘ方向図中右方に位置する３つの半導体素子４２０は、各々の第一電極４２１がリード１００のアイランド部１１０に接合されている。図２におけるｘ方向図中左方に位置する３つの半導体素子４２０は、各々の第一電極４２１が複数のアイランド部１２０に各別に接合されている。図５および図７に示すように、第一電極４２１は、接合材５１０によって接合されている。
【０１０５】
接合材５１０は、導通接合可能なものであれば特に限定されないが、本実施形態においては、接合材５１０としてはんだが用いられている。接合材５１０であるはんだは、溶融状態を経て硬化することにより半導体素子４２０の第一電極４２１とアイランド部１１０、１２０とを接合する。本実施形態においては、第一電極４２１がＡｕあるいはＡｇからなり、アイランド部１１０，１２０がＣｕからなることにより、第一電極４２１の溶融状態のはんだすなわち接合材５１０に対する濡れ性が、アイランド部１１０，１２０よりも優れている。
【０１０６】
図７および図９に示すように、第二電極４１２は、接合材５２０を介して基板２００の導通板２２０の複数のアイランド部２２１および複数のアイランド部２２２に導通接合されている。
【０１０７】
接合材５２０は、導通接合可能なものであれば特に限定されないが、本実施形態においては、接合材５２０としてはんだが用いられている。接合材５２０であるはんだは、溶融状態を経て硬化することにより半導体素子４２０の第二電極４２２と導通板２２０のアイランド部２２１およびアイランド部２２２とを接合する。本実施形態においては、第二電極４２２がＡｕあるいはＡｇからなり、アイランド部２２１およびアイランド部２２２がＣｕからなることにより、第二電極４２２の溶融状態のはんだすなわち接合材５２０に対する濡れ性が、アイランド部２２１およびアイランド部２２２よりも優れている。
【０１０８】
はんだである接合材５１０に対する濡れ性が上述した関係であることにより、半導体素子４１０，４２０の搭載工程においては、溶融状態となったはんだ（接合材５１０）は、アイランド部１１０，１２０よりも半導体素子４１０，４２０の第一電極４１１および第一電極４２１に付着する傾向を示す。このため、本実施形態においては、溶融状態であるはんだ（接合材５１０）は、アイランド部１１０，１２０との接触面積よりも半導体素子４１０，４２０の第一電極４１１および第一電極４２１との接触面積が大となる。これにより、図７および図８に示すように、接合材５１０は、ｚ方向下方が大である形状となっている。また、接合材５１０は、当然に堀部１１３，１２３よりも内方に位置している。
【０１０９】
はんだである接合材５２０に対する濡れ性が上述した関係であることにより、半導体素子４１０，４２０の搭載工程においては、溶融状態となったはんだ（接合材５２０）は、アイランド部２２１、アイランド部２２２、パッド部２２３およびパッド部２２４よりも半導体素子４１０，４２０の第二電極４１２、第二電極４１３および第二電極４２２に付着する傾向を示す。このため、本実施形態においては、溶融状態であるはんだ（接合材５２０）は、アイランド部２２１、アイランド部２２２、パッド部２２３およびパッド部２２４との接触面積よりも半導体素子４１０，４２０の第二電極４１２、第二電極４１３および第二電極４２２との接触面積が大となる。これにより、図７および図８に示すように、接合材５２０は、ｚ方向上方が大である形状となっている。また、接合材５２０は、当然に堀部１１３，１２３よりも内方に位置している。
【０１１０】
また、半導体素子４１０，４２０の搭載工程においては、接合材５１０となるはんだペーストをアイランド部１１０，１２０に塗布する。この際、アイランド部１１０，１２０のうち堀部１１３，１２３に囲まれた領域に上記はんだペーストを塗布する。特に、このはんだペーストを堀部１１３，１２３から極力離間させて塗布することが好ましい。
【０１１１】
本実施形態においては、駆動ＩＣ４３０，４４０は、いわゆる制御系半導体素子である。本発明で言う制御系半導体素子とは、上述したパワー系半導体素子の動作を制御する機能を果たし、この制御をなす制御電流が流れるものであり、たとえばドライバＩＣなどである。本実施形態においては、駆動ＩＣ４３０，４４０は、いずれもドライバＩＣである。また、駆動ＩＣ４３０は、比較的高電圧の電流を扱う高電圧側のドライバＩＣであり、駆動ＩＣ４４０は、比較的低電圧の電流を扱う低電圧側のドライバＩＣである。
【０１１２】
図２に示すように、駆動ＩＣ４３０，４４０は、複数の上面電極４３２，４４２を有している。上面電極４３２，４４２には、ワイヤ６００がボンディングされている。図８に示すように、駆動ＩＣ４４０は、接合材５３０を介してアイランド部１４０に接合されている。接合材５３０は、たとえばＡｇペーストである。駆動ＩＣ４３０も同様に、たとえばＡｇペーストからなる接合材５３０を介してアイランド部１３０に接合されている。
【０１１３】
受動部品４９０は、たとえば抵抗、コンデンサ、コイルなどの単機能な電子部品であり、本実施形態においては、駆動ＩＣ４３０への電流に作用するものである。受動部品４９０は、アイランド部１５０に接合されている。受動部品４９０のｚ方向上面には、ワイヤ６００が接合されている。
【０１１４】
ワイヤ６００は、駆動ＩＣ４３０，４４０および受動部品４９０が所定の機能を果たすための導通経路を構成している。本実施形態においては、ワイヤ６００は、比較的小電流が流れる導通経路の構成に用いられており、ワイヤ６００は、たとえばＡｕからなり、その直径がたとえば３８μｍ程度である。ワイヤ６００は、その一端が駆動ＩＣ４３０の上面電極４３２および駆動ＩＣ４４０の上面電極４４２のいずれかにボンディングされており、その他端がリード１００のアイランド部１５０、リード１００のパッド部１７０，１８０、基板２００のボンディング用チップ２２８および受動部品４９０のいずれかにボンディングされている。
【０１１５】
図１５は、ワイヤ６００の一部を示す拡大写真であり、図１６〜図２４は、ワイヤ６００を形成するワイヤボンディング方法の一例を示している。図１５に示すように、ワイヤ６００は、セカンドボンディング部６２０、段差部６０５および補強ボンディング部６３０を有している。また、図２３から理解されるように、ワイヤ６００は、ファーストボンディング部６１０を有する。
【０１１６】
図１６〜図２４に示すワイヤボンディング方法は、図２において駆動ＩＣ４３０の上面電極４３２とアイランド部１５０とを接続しているワイヤ６００を例として示している。本実施形態のワイヤ６００は、これと同様のワイヤボンディング方法によって形成される。
【０１１７】
まず、図１６に示すように、キャピラリＣｐを用意する。キャピラリＣｐは、貫通孔を有する筒状であり、先端が緩やかな曲面によって構成されている。キャピラリＣｐからはワイヤ６００の材料となるＡｕ製のワイヤＷが進退自在に送り出される。キャピラリＣｐから送り出されたワイヤＷの先端にたとえばスパークを当てることにより、ボールＷｂを形成する。
【０１１８】
次いで、図１７に示すようにキャピラリＣｐを下降させることにより、ボールＷｂを駆動ＩＣ４３０の上面電極４３２に押し付ける。これにより、ボールＷｂは、上面電極４３２とキャピラリＣｐの先端とによって押しつぶされる格好となる。この押しつぶされたボールＷｂが上面電極４３２への接合部位であるファーストボンディング部６１０となる。
【０１１９】
次いで、図１８に示すように、ワイヤＷを送り出しながら、キャピラリＣｐを上昇させる。そして、図２４に示すようにアイランド部１５０の直上にキャピラリＣｐを移動させ、さらにキャピラリＣｐを下降させることにより、キャピラリＣｐの先端をアイランド部１５０に押し付ける。これにより、ワイヤＷがキャピラリＣｐの先端とアイランド部１５０とに挟まれ、切断される。この切断により、駆動ＩＣ４３０の上面電極４３２とアイランド部１５０とにボンディングされたワイヤ６０１が形成される。
【０１２０】
ワイヤ６０１のうちアイランド部１５０に接合された箇所は、セカンドボンディング部６２０となる。セカンドボンディング部６２０は、ワイヤＷのうちキャピラリＣｐの先端によって変形を受けた部位である。また、ワイヤ６０１には、キャピラリＣｐとの接触部分と非接触部分との境界に段差部６０５が形成される。ワイヤ６０１においては、段差部６０５よりもファーストボンディング部６１０寄りにある部分は、断面円形状である。一方、段差部６０５を境界として先端寄りに位置するセカンドボンディング部６２０は、先端に向かうほど厚さが徐々に薄くなっている。
【０１２１】
次いで、図２０に示すように、ワイヤＷの送り出しを停止した状態で、キャピラリＣｐを上昇させる。なお、キャピラリＣｐがアイランド部１５０に対して押し付けられ、直接接した部位には、環状痕６９０が形成される。環状痕６９０は、筒状とされたキャピラリＣｐの先端形状に対応した形状となっており、たとえば円環状である。
【０１２２】
次いで、図２１に示すように、キャピラリＣｐを図中左方に若干移動させる。この移動は、キャピラリＣｐの中心軸（図中一点鎖線）をセカンドボンディング部６２０側にシフトさせる方向である。次いで、図２２に示すように、ワイヤＷの先端にボールＷｂを再度形成する。
【０１２３】
次いで、図２３に示すように、キャピラリＣｐを下降させる。これにより、ボールＷｂは、アイランド部１５０とキャピラリＣｐの先端とによって押しつぶされる格好となる。この押しつぶされたボールＷｂが円盤部６３１および円柱部６３２となる。円盤部６３１は、キャピラリＣｐの先端とアイランド部１５０との間において挟まれ延伸した部分である。円柱部６３２は、キャピラリＣｐの貫通孔の先端部分において高い圧縮力によってこの貫通孔に沿って変形した部分であり、円盤部６３１よりも小径の円柱形状である。
【０１２４】
そして、図２４に示すようにキャピラリＣｐを上昇させる。これにより、ワイヤＷが切断され、上述した円盤部６３１および円柱部６３２に加えて尖頭部６３３を有する補強ボンディング部６３０が形成される。尖頭部６３３は、ワイヤＷから引きちぎられることによって上方に突き出た形状となった部分である。これにより、ワイヤ６００が完成する。
【０１２５】
本実施形態においては、図１５および図２４に示すように、補強ボンディング部６３０は、セカンドボンディング部６２０の少なくとも一部と重なり、かつ段差部６０５を露出させている。また、補強ボンディング部６３０は、環状痕６９０のうちセカンドボンディング部６２０とは反対側に位置する部分を露出させている。より具体的には、補強ボンディング部６３０は、環状痕６９０のうちセカンドボンディング部６２０側にある半分以上の部位を覆っている。
【０１２６】
なお、本実施形態においては、上述したワイヤ６００の以外の複数のワイヤ６００にも、適宜補強ボンディング部６３０が形成されている。図２に示された複数のワイヤ６００は、そのファーストボンディング部６１０が駆動ＩＣ４３０の上面電極４３２か駆動ＩＣ４４０の上面電極４４２かのいずれかに接合されている。一方、これらのワイヤ６００のセカンドボンディング部６２０は、リード１００のアイランド部１５０、リード１００のパッド部１７０，１８０、基板２００のボンディング用チップ２２８および受動部品４９０に接合されている。
【０１２７】
封止樹脂７００は、リード１００、半導体素子４１０，４２０、駆動ＩＣ４３０，４４０、受動部品４９０およびワイヤ６００を部分的に、もしくはその全体を覆っている。封止樹脂７００は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。
【０１２８】
図１に示すように、封止樹脂７００には、４つの溝部７１０と２つの溝部７２０とが形成されている。４つの溝部７１０は、ｙ方向に凹んでおり、ｚ方向に延びている。４つの溝部７１０は、３つの端子部１５１と端子部１７１との間および端子部１５１に隣接する位置に設けられている。これらの溝部７１０に対応して、図２に示すように、アイランド部１５０には円弧状の切欠きが形成されている。また、上述した通り、３つの端子部１５１の間隔は比較的大とされている。
【０１２９】
２つの溝部７２０は、ｘ方向両端に設けられており、ｘ方向に凹んでおり、ｚ方向に延びている。これらの溝部７２０は、たとえば半導体装置Ａ１の搬送や取り付けなどの際に利用される。
【０１３０】
図５〜図８から理解されるように、封止樹脂７００は、リード１００の凹部１１２，１２２，１３２，１４２，１５２、１８２および堀部１１３，１２３に入り込んでいる。また、本実施形態においては、封止樹脂７００のｚ方向下方を向く面が基板２００の放熱板２３０の露出面２３１と面一とされている。
【０１３１】
次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。
【０１３２】
本実施形態によれば、半導体素子４１０および半導体素子４２０に流れる電流の導通経路を、基板２００の導通板２２０によって構成することができる。これにより、たとえばワイヤを用いて導通経路を構成する場合と比べてより大きな電流を半導体装置Ａ１に流すことができる。特に、半導体素子４１０および半導体素子４２０がパワー系半導体素子であることから、導通板２２０には、動作電流が流れる。この動作電流は、半導体装置Ａ１によって制御されるモータなどを駆動する電流であり、より大電流であることが求められる。このような用途において、半導体装置Ａ１は、大電流化を図るのに好適である。また、導通板２２０が、金属、特にＣｕからなることは、大電流化に有利である。
【０１３３】
基板２００は、導通板２２０に積層された基材２１０を有している。これにより、たとえば半導体装置Ａ１の製造工程において、導通板２２０を安定して支持することができる。また、本実施形態においては、基材２１０は、セラミックスからなる。これにより、半導体素子４１０および半導体素子４２０に導通する導通板２２０と、半導体装置Ａ１が実装される回路基板などとの絶縁耐圧を十分に高めることができる。また、基材２１０によって、導通板２２０半導体素子４１０や半導体素子４２０から生じた熱を速やかに伝達することができる。
【０１３４】
基板２００はさらに、放熱板２３０を備えている。これにより、基材２１０に伝えられた熱をより速やかに放散することができる。特に放熱板２３０が金属からなるため、放散効果を高めることができる。さらに、放熱板２３０の露出面２３１が封止樹脂７００から露出していることにより、半導体装置Ａ１外への放熱を促進することができる。
【０１３５】
導通板２２０および放熱板２３０の厚さが、基材２１０と同じがそれより大とされている。導通板２２０においては、導通経路のさらなる大電流化を図ることができる。放熱板２３０においては、熱を放散するのに有利である。
【０１３６】
リード１００が、導通部１２５および導通部１６５において基板２００の導通板２２０と導通することにより、半導体素子４１０および半導体素子４２０に流す動作電流を、ワイヤなどを介することなくリード１００と導通板２２０とに流すことができる。
【０１３７】
リード１００に端子部１１１，１２１，１６１を設けることにより、半導体装置Ａ１が備えられる回路基板などからの動作電流を適切に受け入れ、かつ出力することができる。
【０１３８】
また、図７および図８に示すように、溶融状態となった接合材５２０に対する濡れ性が、半導体素子４１０の第二電極４１２および半導体素子４２０の第二電極４２２の方が導通板２２０よりも優れている。これにより、溶融状態となった接合材５２０が第二電極４１２および第二電極４２２に沿うような挙動を呈し、導通板２２０との接触面積が縮小される。この結果、硬化した後の接合材５２０は、導通板２２０との接触部分が比較的小さく、これにより、接合材５２０の厚さが厚くなる。したがって、半導体素子４１０，４２０と導通板２２０との接合箇所に熱応力などが作用しても、接合材５２０によって熱応力を緩衝することにより、半導体素子４１０，２４０の剥離を防止することができる。
【０１３９】
また、同様に、溶融状態となった接合材５１０に対する濡れ性が、半導体素子４１０の第一電極４１１および半導体素子４２０の第一電極４２１の方がリード１００よりも優れている。これにより、溶融状態となった接合材５１０が第一電極４１１および第一電極４２１に沿うような挙動を呈し、リード１００との接触面積が縮小される。この結果、硬化した後の接合材５１０は、リード１００との接触部分が比較的小さく、これにより、接合材５１０の厚さが厚くなる。したがって、半導体素子４１０，４２０とリード１００との接合箇所に熱応力などが作用しても、接合材５１０によって熱応力を緩衝することにより、半導体素子４１０，２４０の剥離を防止することができる。
【０１４０】
アイランド部１１０，１２０に堀部１１３，１２３が形成されていることにより、溶融した接合材５１０が不当に周囲に広がってしまうことを防止することができる。堀部１１３の端縁は、溶融した接合材５１０が仮に向かってきた場合に、表面張力の作用により接合材５１０が越えていくことを阻止し、溶融した接合材５１０を留まらせる効果が期待できる。堀部１１３，１２３が半導体素子４１０，４２０の全周を囲んでいることにより、接合材５１０の広がり防止をより好適に図ることができる。
【０１４１】
また、本実施形態によれば、リード１００の適所に複数の凹部１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１８２が形成されている。これらの凹部１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１８２に封止樹脂７００が入り込むことにより、リード１００に対する封止樹脂７００の接合強度を高めることができる。したがって、封止樹脂７００がリード１００から剥離することを防止することができる。
【０１４２】
アイランド部１１０，１２０のうち半導体素子４１０，４２０と重なる部位には、凹部１１２，１２２が形成されておらず平滑とされている。これにより、接合材５１０による半導体素子４１０，４２０の接合を適切に行うことができる。また、アイランド部１１０，１２０においては、複数の凹部１１２，１２２が半導体素子４１０，４２０を囲むように配置されている。これにより、封止樹脂７００が半導体素子４１０，４２０を囲んで、アイランド部１１０，１２０に対して強固に接合される。これは、封止樹脂７００の剥離防止に適しており、半導体素子４１０，４２０に通ずる空隙が剥離によって生じることを阻止することができる。このような空隙が生じないことは、半導体素子４１０，４２０の絶縁状態を保持するのに適している。
【０１４３】
また、本実施形態においては、ワイヤ６００がセカンドボンディング部６２０に重なる補強ボンディング部６３０を有している。補強ボンディング部６３０は、ワイヤ６００の直径が急激に小となる段差部６０５は敢えて露出させており、その半面、セカンドボンディング部６２０のうち厚さが薄くなっている部位をより確実に抑えこむ格好となっている。このような構成により、比較的薄肉であるセカンドボンディング部６２０の接合対象であるアイランド部１５０やボンディング用チップ２２８、受動部品４９０およびパッド部１７０，１８０への接合強度を高めることが可能であり、ワイヤ６００の剥離を抑制することができる。
【０１４４】
図１５に示すように、補強ボンディング部６３０は、環状痕６９０を露出させている。環状痕６９０は、セカンドボンディング部６２０を形成する際に生じたキャピラリＣｐの押し付け痕である。この環状痕６９０を露出させる位置に補強ボンディング部６３０が設けられることは、補強ボンディング部６３０がセカンドボンディング部６２０から不当に離れてしまうことが回避されることを意味する。これにより、セカンドボンディング部６２０の剥離防止をより確実に図ることができる。また、補強ボンディング部６３０が環状痕６９０の半分以上の部位を覆うことは、補強ボンディング部６３０がセカンドボンディング部６２０の多くの部位を覆うことを意味する。これは、セカンドボンディング部６２０の剥離防止に好適である。
【０１４５】
導通板２２０に延出部２２７を設けることにより、導通板２２０のうち半導体素子４１０の第二電極４１３に導通する部位に、ワイヤ６００を適切にボンディングすることができる。延出部２２７の先端にボンディング用チップ２２８を設けることにより、ワイヤ６００のボンディングをより強固に行うことができる。ボンディング用チップ２２８を、Ｃｕからなる下層２２８ａとＡｕからなる上層２２８ｂとを有する構成とすることにより、特にＡｕからなるワイヤ６００のボンディング強度を好適に高めることができる。
【０１４６】
図２５および図２６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【０１４７】
図２５は、本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２は、放熱部材３００を備えている点が上述した実施形態と異なっている。放熱部材３００は、リード１００に対して半導体素子４１０および半導体素子４２０とは反対側に接合されている。放熱部材３００とリード１００との接合は、たとえば接合材５１０および接合材５２０を用いて行えばよい。
【０１４８】
放熱部材３００は、基材３１０、伝熱板３２０および放熱板３３０を有している。基材３１０は、基板２００の基材２１０と同様の構成であり、たとえばアルミナなどのセラミックスからなる。伝熱板３２０は、基材３１０に対してリード１００側に設けられている。伝熱板３２０は、基板２００の導通板２２０と同様にＣｕなどの金属からなる。ただし、伝熱板３２０は、基材３１０の片面全面に設けられている。伝熱板３２０は、基材３１０に接合されていればよいが、Direct Copper Bond法によって共晶接合されていることが好ましい。放熱板３３０は、基材３１０に対してリード１００とは反対側に設けられている。放熱板３３０は、基板２００の放熱板２３０と同様の構成であり、Ｃｕなどの金属からなる。放熱板３３０は、基材３１０の他方の片面全面に設けられている。また放熱板３３０は、露出面３３１を有している。露出面３３１は、封止樹脂７００から露出しており、封止樹脂７００と面一とされている。
【０１４９】
このような実施形態によっても、半導体装置Ａ２により大きな電流を流すことができる。また、放熱部材３００を設けることにより、半導体素子４１０および半導体素子４２０からの放熱を促進することができる。さらに、放熱部材３００によって半導体装置Ａ２の絶縁耐圧を高めるとともに、強度向上を図ることができる。
【０１５０】
図２６は、本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、基板２００が端子部２４０を有している点が上述した実施形態と異なっている。端子部２４０は、基板２００のうち封止樹脂７００から突出した部位である。端子部２４０は、基材２１０の一部と導通板２２０の一部とによって構成されている。このような端子部２４０は、半導体装置Ａ３を回路基板などに搭載する際に、電気的な導通をなす箇所として利用され、また、半導体装置Ａ３を機械的に支持する部位として利用されてもよい。
【０１５１】
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【０１５２】
Ａ１，Ａ２，Ａ３      半導体装置
１００      リード
１１０，１２０，１３０，１４０      アイランド部
１５０      アイランド部
１７０，１８０      パッド部
１１１，１２１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１      端子部
１１２，１２２，１３２，１４２，１５２      凹部
１８２      凹部
１１３，１２３      堀部
１１４，１２４      屈曲部
１２５，１６５      導通部
２００      基板
２１０      基材
２１１      主面
２１２      裏面
２２０      導通板
２２１，２２２      アイランド部
２２３，２２４      パッド部
２２５      導通部
２２６      導通部
２２７      延出部
２２８      ボンディング用チップ
２２８ａ      下層
２２８ｂ      上層
２３０      放熱板
２３１      露出面
２４０      端子部
３００      放熱部材
３１０      基材
３２０      伝熱板
３３０      放熱板
３３１      露出面
４１０      半導体素子
４２０      半導体素子
４１１，４２１      第一電極
４１２，４１３，４２２，４２３      第二電極
４３０，４４０      駆動ＩＣ
４３２，４４２      上面電極
４９０      受動部品
５１０，５２０      接合材
６００      ワイヤ
６１０  ファーストボンディング部
６０５  段差部
６２０  セカンドボンディング部
６３０  補強ボンディング部
６３１  円盤部
６３２  円柱部
６３３  尖頭部
６９０  環状痕
７００      封止樹脂
７１０，７２０  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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