(57)【要約】【課題】半導体チップのショート故障時に、半導体チップを覆う樹脂材料が破壊する不具合を抑制することを可能とする電力用半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１，２と、支持基板８と、導電性溶融部１０と、樹脂材料１１とを備えている。半導体チップ１，２は、入力電極２ａと出力電極１ａ，２ｂとを含んでいる。支持基板８は、半導体チップ１，２を搭載し、半導体チップ１，２が電気的に接続された導電部６を有している。導電性溶融部１０は、半導体チップ１，２の、支持基板８と反対側の表面の上方に配置されている。樹脂材料１１は、半導体チップ１，２、支持基板８および導電性溶融部１０を封止している。導電性溶融部１０の融点は、樹脂材料１１の分解温度よりも低く、導電性溶融部１０は、単一の導電性部材と接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電極と出力電極とを含む半導体チップと、
前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップが電気的に接続された導電部を有する支持基板と、
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面の上方に配置された導電性溶融部と、
前記半導体チップ、前記支持基板および前記導電性溶融部を封止する樹脂材料とを備え、
前記導電性溶融部の融点は、前記樹脂材料の分解温度よりも低く、
前記導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している、電力用半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面上にリードフレームを備え、
前記導電性溶融部は、前記リードフレームの前記半導体チップと反対側の表面である第１の主面上に配置される、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記リードフレームは、前記第１の主面に対向する第２の主面とを含み、
前記リードフレームは、前記導電性溶融部が配置される前記第１の主面から前記第２の主面まで前記リードフレームを貫通する貫通孔を含み、
前記導電性溶融部は、前記第１の主面において前記貫通孔を覆うように配置される、請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面上にリードフレームを備え、
前記導電性溶融部は、平面視において前記リードフレームと並ぶように配置される、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記リードフレームは、平面視における外縁部の一部に切欠き部を含み、
前記導電性溶融部は、前記切欠き部と平面的に重なる位置に配置される、請求項４に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップと前記支持基板とを接合する接合材料をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記導電性溶融部の融点は２２０℃以上４５０℃以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップはワイドバンドギャップ半導体により形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項９】
前記導電性溶融部は接着剤により前記電力用半導体装置に固定される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項１０】
入力電極と出力電極とを含む半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップと、前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップが電気的に接続された導電部を有する支持基板とを電気的に接続する工程と、
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面の上方に導電性溶融部を形成する工程と、
前記半導体チップ、前記支持基板および前記導電性溶融部を封止する樹脂材料で封止する工程とを備え、
前記導電性溶融部の融点は、前記樹脂材料の分解温度よりも低く、
前記導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している、電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性溶融部を形成する工程においては、前記導電性溶融部は接着剤により固定される、請求項１０に記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記導電性溶融部を形成する工程においては、前記導電性溶融部は超音波接合法により固定される、請求項１０に記載の電力用半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体装置およびその製造方法に関し、特に、高耐熱化と高信頼性を実現した電力用半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力用半導体装置において、大出力化が進行する一方で、小型軽量化および高効率化が求められるようになっている。大出力化を実現するためには高電圧化と共に大電流化が必要なことから、半導体素子と外部装置とをつなぐ配線としてアルミリボンまたは銅製のリードフレームなどが用いられている。さらに、当該電力用半導体装置が載置される車両の電動化が進み高い信頼性が要求される。このため、電力用半導体装置を構成するモールドモジュール構造における半導体チップとリードフレームとの接合部、および半導体素子と外部装置との接合部にあたるリードフレームまたは金属配線などを硬い樹脂で覆い、上記接合部の信頼性を向上させるような構造をとる電力用半導体装置がある。また近年、炭化珪素（ＳｉＣ）などを用いた高温動作デバイスが注目されており、上記接合部の高耐熱化が進んでいる。
【０００３】
モールドモジュール構造を有する電力用半導体装置として、たとえば以下のような構成を有するものがある。当該電力用半導体装置は、半導体素子が載置された半導体チップと、一方の主面および一方の主面に対向する他方の主面に金属パターンが形成された第１のセラミック基板と、一方の面及び他方の面に金属パターンが形成された第２のセラミック基板とを備えている。半導体チップの一方の主面が、第１のセラミック基板の一方の主面側の金属パターンと高温はんだで接続され、半導体チップの他方の主面が、第２のセラミック基板の一方の主面側の金属パターンと高温はんだで接続される。樹脂材料が、第１および第２のセラミック基板の半導体チップと接続されない他方の主面側の金属パターンが露出されるように、半導体チップおよび２枚のセラミック基板を覆うことによりモールド体が形成される（例えば特許文献１）。
【０００４】
また高耐熱化のために、半導体チップと絶縁基板とが、融点が３８２℃と高温な亜鉛−アルミニウム系はんだにより接合された構成を有するモジュールも提案されている（例えば特許文献２）。さらには、銀ナノペースト（融点９６０℃）を焼結して接合されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９６７４４７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３０５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような高耐熱化がなされた電力用半導体装置は、たとえば車載電力用半導体装置として自動車に搭載されることにより用いられる。ここで当該電力用半導体装置の駆動中に当該電力用半導体装置を構成する半導体素子がショートにより故障した場合について考える。このとき半導体素子は部分的に電流密度が上がることにより異常発熱するが、特にこのような異常が自動車の走行中に起こった場合には走行動作を極短時間で停止させることができないため、当該電力用半導体装置を構成する半導体チップとリードフレームと、両者の接合部との温度が上昇し、これらを覆う樹脂材料が耐熱温度以上まで発熱する可能性がある。
【０００７】
上記の不具合が、特に、たとえば半導体チップとリードフレームとの接合部における信頼性向上を目的に樹脂などの硬い樹脂材料でモールドされた電力用半導体装置において起こった場合には、樹脂材料が発熱時に熱分解することにより発生した気体が樹脂材料の内部に溜まり樹脂材料の内圧が高まるため、樹脂材料が勢いよく割れる可能性がある。これは半導体チップと、アルミリボンまたは銅製のリードフレームとの接合部が硬い樹脂材料により固定されるため、半導体チップ、アルミリボン、リードフレームまたは上記接合部が高温になった際に電気的にオープンになることができないために樹脂材料が異常に高温に発熱するためである。
【０００８】
また近年、半導体素子の高温下での使用を可能にする目的で、半導体チップと配線基板との接合部、または半導体チップとリードフレームとの接合部に銀などの高融点材料を用いることが検討されている。たとえば銀の融点は９６１℃と樹脂材料が熱分解する温度に比べて高いため、上記接合部に銀を用いた場合には、当該半導体装置の駆動中に接合部を覆う樹脂材料が熱分解を起こして破壊する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体チップのショート故障時に、半導体チップを覆う樹脂材料が破壊する不具合を抑制することを可能とする電力用半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電力用半導体装置は、半導体チップと、支持基板と、導電性溶融部と、樹脂材料とを備えている。半導体チップは、入力電極と出力電極とを含んでいる。支持基板は、半導体チップを搭載し、半導体チップが電気的に接続された導電部を有している。導電性溶融部は、半導体チップの、支持基板と反対側の表面の上方に配置されている。樹脂材料は、半導体チップ、支持基板および導電性溶融部を封止している。導電性溶融部の融点は、樹脂材料の分解温度よりも低く、導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している。
【００１１】
本発明の電力用半導体装置の製造方法は、まず入力電極と出力電極とを含む半導体チップが準備される。半導体チップと、半導体チップを搭載し、半導体チップが電気的に接続された配線を有する支持基板とが電気的に接続される。半導体チップの、支持基板と反対側の表面の上方に導電性溶融部が形成される。半導体チップ、支持基板および導電性溶融部が樹脂材料で封止される。導電性溶融部の融点は、樹脂材料の分解温度よりも低く、導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発熱時に導電性溶融部が溶融することにより形成される電流経路が電流のバイパスとして機能するため、ショート発生部の異常発熱を抑制することができ、樹脂材料の熱分解を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略平面図である。
【図３】実施の形態１の第２例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【図４】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１の第２例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１の第２例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態２の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態２の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う部分における概略断面図である。
【図１３】実施の形態２の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態２の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１５】実施の形態２の第１例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態２の第１例の変形例における電力用半導体装置のモジュール構造の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【図１７】実施の形態２の第２例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態２の第２例における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略平面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う部分における概略断面図である。
【図２０】図１８のＸＸ−ＸＸ線に沿う部分における概略断面図である。
【図２１】実施の形態３における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【図２２】実施の形態３における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略平面図である。
【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿う部分における概略断面図である。
【図２４】実施の形態４における電力用半導体装置のモジュール構造の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態における電力用半導体装置を構成するモジュール構造（半導体モジュール）の構成について図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
図１および図２を参照して、本実施の形態の第１例の電力用半導体装置１００は、半導体チップ１，２と、金属配線３と、外部電力端子４と、支持基板８と、樹脂材料１１とを主に有している。なおここでは図１に示される範囲を電力用半導体装置１００と定義する。
【００１６】
半導体チップ１，２のそれぞれには、図示されないがたとえばシリコン（Ｓｉ）の単結晶からなる半導体基板の一方の主面（たとえば図１における上側の主面）上にいわゆるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子としての半導体素子が（複数）載置されている。なお半導体チップ１，２に載置される半導体素子はいわゆるダイオードであってもよく、半導体チップ１，２を構成する半導体基板は、たとえば炭化珪素または窒化ガリウム（ＧａＮ）などのいわゆるワイドバンドギャップ半導体により形成されてもよい。半導体基板としてワイドバンドギャップ半導体を用いれば、シリコンの単結晶を用いる場合に比べて電力用半導体装置１００の高温動作が可能となる。半導体チップ１の一方の主面には出力電極１ａと図示されない入力電極とが形成されており、半導体チップ２の一方の主面には入力電極２ａと出力電極２ｂとが形成されている。これらの各入力電極および出力電極は、図示されない半導体素子と電気的に接続されている。
【００１７】
電力用半導体装置１００においては通常、縦型の半導体素子が用いられるためその場合、入力電極と出力電極との一方は半導体チップ１，２の一方の主面上に形成されるが、入力電極と出力電極との他方は半導体チップ１，２の他方の主面（たとえば図１における下側の主面）上に形成される。しかし本明細書においては図を見やすく単純にする観点から入力電極および出力電極の双方が半導体チップ１，２の一方の主面上にまとめて示される。また半導体チップ１，２には横型の半導体素子（ＭＯＳＦＥＴなど）が用いられてもよく、その場合は図１のように入力電極、出力電極とも半導体チップ１，２の一方の主面上に形成される。
【００１８】
図１および図２においては半導体チップが２つ、互いに間隔をあけて配置されるが、半導体チップが配置される数は任意である。
【００１９】
金属配線３は、たとえば銅またはアルミニウムからなる金属ワイヤまたは金属リボンである。外部電力端子４は、電力用半導体装置１００をその外部の任意の装置と電気的に接続し、電力用半導体装置１００と外部の任意の装置との間で電気信号を入出力するための端子である。金属配線３は、たとえば半導体チップ１の出力電極１ａと、半導体チップ２の入力電極２ａとを接合しており、この接合はいわゆる超音波接合によりなされている。また金属配線３は、たとえば半導体チップ２の出力電極２ｂと外部電力端子４とを接合しており、この接合もいわゆる超音波接合によりなされている。このように金属配線３が接続されることにより、半導体チップ１，２間の電気信号の入出力、および半導体チップ２と外部電力端子４との間の電気信号の入出力がなされる。
【００２０】
支持基板８は、半導体チップ１を搭載するために半導体チップ１の下方に配置された基板であり、絶縁層５と、配線パターン６（導電部）と、金属板７とを有している。具体的には、絶縁層５の一方の主面（図１の上側の主面）に接するように配線パターン６が、絶縁層５の他方の主面（図１の下側の主面）に接するように金属板７が、それぞれ配置されている。言い換えれば金属板７、絶縁層５、配線パターン６がこの順に積層されることにより支持基板８が形成されている。絶縁層５は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化シリコン（ＳｉＮ）などのセラミック材料により形成されている。配線パターン６および金属板７は銅またはアルミニウムなどの金属材料により形成されている。
【００２１】
なお図１および図２においては絶縁層５の平面視における中央部に単一の配線パターン６および金属板７が配置されるが、このような態様に限られず、たとえば配線パターン６は絶縁層５の主面上において複数、互いに間隔をあけて配置されてもよい。また図１および図２においては配線パターン６は金属板７と平面視においてほぼ完全に重なるように示されているが、このような態様に限られず、たとえば配線パターン６は平面視における一部分において金属板７と重なる態様であってもよい。
【００２２】
支持基板８の配線パターン６の一方の主面（図１の上側の主面）上には、半導体チップ１，２が、たとえば銀の単体、亜鉛−アルミニウム系のはんだ、または金−ゲルマニウム系のはんだ、からなる群より選択されるいずれかからなる接合材料９により接合されている。言い換えれば、半導体チップ１，２と支持基板８（配線パターン６）とは、接合材料９を介在して互いに接合され、これにより半導体チップ１，２が支持基板８の（配線パターン６）上に、接合材料９を介在して載置されている。接合材料９は、半導体チップ１，２と平面的に完全に重なるように形成されている。
【００２３】
上記のように半導体チップ１，２には縦型の半導体素子が形成されるため、たとえば半導体チップ１，２の入力電極または出力電極が半導体チップ１，２の下側の主面上に形成される場合には、半導体チップ１，２のこれらの電極が接合材料９を介在して配線パターン６と電気的に接続される。
【００２４】
本実施の形態においては、半導体チップ１および半導体チップ２の一方の主面（半導体チップ１，２から見て支持基板８が配置される側と反対側すなわち図１の上側の表面）の上方には、半導体チップ１および半導体チップ２の上面に接するように、導電性溶融部１０が配置されている。なお本明細書では説明を容易にするため、溶融しているか溶融していないかにかかわらず当該物質を導電性溶融部１０と記載する。
【００２５】
導電性溶融部１０は、たとえば融点が２２０℃以上４５０℃以下であり、融点に達すると溶融するはんだ材料により形成されることが好ましい。すなわち通常の状態（非駆動時など融点以下に保たれた状態）では導電性溶融部１０は固体として半導体チップ１，２の上面上に固着している。
【００２６】
導電性溶融部１０のはんだ材料の組成はたとえばスズ−銀−銅またはスズ−アンチモンのいずれかであることが好ましい。導電性溶融部１０は、半導体チップ１，２の主面上のうち、配線パターン６および接合材料９になるべく近い領域（たとえば平面視における半導体チップ１，２の縁部を含む領域）に配置されることが好ましい。あるいは導電性溶融部１０は、半導体チップ１，２の上面のほか、たとえば半導体チップ１，２に搭載される半導体素子に電気的に接続するように形成された電極と互いに接触する位置に形成されてもよい。
【００２７】
導電性溶融部１０は、少なくとも溶融したときに半導体チップ１，２の電流経路と電気的に接続され、かつ配線パターン６または接合材料９にまで濡れ広がることができる程度の体積量だけ配置されることが好ましい。具体的には、導電性溶融部１０は、これが載置される半導体チップ１（または半導体チップ２）の体積量以上の体積量を有することが好ましい。
【００２８】
導電性溶融部１０は半導体チップ１，２の上面上に、単一の導電性部材と接するように配置される。ここで導電性部材とは、たとえば配線パターン６（金属材料）または接合材料９（はんだ）のような、電力用半導体装置１００を構成する導電性の構造物のみならず、たとえば導電性の半導体素子が搭載された半導体チップ１，２をも含むものとする。
【００２９】
すなわち本実施の形態においては、導電性溶融部１０はたとえばある導電性部材を他の導電性部材にはんだ接合する（仮にそのようにすれば２つ以上の導電性部材と接するように導電性溶融部１０が形成される）用途で配置されているわけではなく、単一の導電性部材である（そのように先に定義された）半導体チップ１，２の上面のみと接するように配置されている。
【００３０】
樹脂材料１１は上記の各部材、すなわち半導体チップ１，２、金属配線３、外部電力端子４、支持基板８、接合材料９および導電性溶融部１０を封止するように形成されている。
【００３１】
樹脂材料１１は導電性溶融部１０の上面に接するように導電性溶融部１０を覆っているが、樹脂材料１１は絶縁性の材料であるため、導電性溶融部１０は導電性部材である半導体チップ１，２のみと接するように配置されている。
【００３２】
また導電性溶融部１０は、通常の状態（半導体チップ１，２の非駆動時および半導体素子に弱い電流が流れるときなど、発熱量が小さいため導電性溶融部１０の融点以下に保たれた状態）においては電力用半導体装置１００の内部において電流の流れる経路を構成しないように配置されている。
【００３３】
ただし樹脂材料１１は外部電力端子４の一部（半導体チップ１などに比較的近い側）のみを覆い、外部電力端子４の他の一部（半導体チップ１などから離れた側）を覆わないように形成されることが好ましい。つまり外部電力端子４の一部の領域は、電力用半導体装置１００の外側の装置と電気的に接続することを可能とするために、樹脂材料１１から露出していることが好ましい。また樹脂材料１１は金属板７の、図１の下側の主面を覆わないように（金属板７の、図１の下側の主面が露出するように）形成されることが好ましい。このようにすれば、金属板７の下側の主面から放熱することが可能となる。
【００３４】
樹脂材料１１としてはたとえばエポキシ樹脂などの比較的硬い樹脂が用いられることが好ましい。ただし後述するように導電性溶融部１０の融点よりも高い熱分解温度を有する樹脂材料１１を用いる観点からは、樹脂材料１１としてゲルなどの比較的柔らかい樹脂材料が用いられてもよい。柔らかい樹脂材料１１により封止されれば、樹脂材料１１の割れを抑制することができる。また硬い樹脂材料１１が用いられた場合に比べて当該樹脂材料１１が封止する各構成部材および接合部などを保持する力が弱く、封止する力が弱い。このため、異常高温時には金属配線３が半導体チップ１，２の表面などから離れ、電流の流れが遮断される。このためたとえば支持基板８など上記金属配線３により接続された構成部材以外の構成部材に大電流が流れることによる不具合を抑制することができる。また、ゲルなどの樹脂材料１１により封止されれば、封止された各構成部材は酸素が遮断された環境下に設置されることになるため、金属配線３の接合部が離れる際に発生する一瞬のアークにより引火する可能性を低減することができる。なお、樹脂材料１１としては、エポキシ樹脂の他にポリイミドが用いられてもよい。
【００３５】
導電性溶融部１０の融点は、樹脂材料１１の分解温度よりも低い。この条件を満たすために、上記のように導電性溶融部１０はその融点が２２０℃以上４５０℃以下であることが好ましい。また金属配線３および接合材料９の融点は、樹脂材料１１の分解温度よりも高くなっている。
【００３６】
図３を参照して、本実施の形態の第２例の電力用半導体装置１０１は、図１および図２に示す本実施の形態の第１例の電力用半導体装置１００と比較して、半導体チップ１，２の上方に配置された導電性溶融部１０が、接着剤１３により半導体チップ１，２に固定されている点において異なっている。つまり半導体チップ１，２と導電性溶融部１０とは、接着剤１３を介在して互いに固定されている。
【００３７】
なお、これ以外の本実施の形態の第２例の構成は、図１および図２に示す実施の形態１の第１例の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３８】
次に、本実施の形態の第１例の電力用半導体装置１００の製造方法について、図４〜図７を用いて説明する。
【００３９】
図４を参照して、まず上記の半導体素子が載置された、入力電極と出力電極とを含む半導体チップ１，２が準備される。なお図４には示されないが、半導体チップ１，２の一方の主面上にはたとえば図１に示すような入力電極および出力電極が形成されている。
【００４０】
また上記のセラミック材料により形成された平板形状の絶縁層５が準備され、絶縁層５の一方の主面上の少なくとも一部に配線パターン６が、他方の主面上の少なくとも一部に金属板７が形成された支持基板８が、それぞれたとえば一般公知の成膜方法により形成される。
【００４１】
その後、半導体チップ１，２と支持基板８（配線パターン６）とが、接合材料９によりはんだ接合される。これにより、支持基板８（配線パターン６）と半導体チップ１，２とが電気的に接続されるように、半導体チップ１，２が支持基板８に搭載される。
【００４２】
図５を参照して、金属配線３を用いて、半導体チップ１，２とその外部との電気的な接続が行なわれる。具体的には、たとえば半導体チップ２（出力電極２ｂ）と、あらかじめ半導体チップ２の外側に（外部の任意の装置と電気的に接続されるように）準備された外部電力端子４とが金属配線３により接続される。この接続は、たとえば超音波接合法によりなされる。
【００４３】
同様に、半導体チップ１の出力電極１ａと半導体チップ２の入力電極２ａとが、超音波接合法を用いて金属配線３により接続される。このようにして電力用半導体装置１００を構成する一の半導体チップと、一の半導体チップ以外の他の半導体チップとが電気的に接続される。以上により電力用半導体装置１００を構成する半導体チップ１，２と当該半導体チップの外部電力端子４とが互いに電気的に接続される。
【００４４】
図６を参照して、半導体チップ１，２の、支持基板８と反対側の表面の上方に、すなわち図６の半導体チップ１，２の上側の表面上に、たとえばスズ−銀−銅またはスズ−アンチモンのいずれかのはんだが供給される。当該はんだが冷却して固着することにより、半導体チップ１，２上には導電性溶融部１０が形成される。導電性溶融部１０の融点は、後の工程で用いられる樹脂材料１１の分解温度よりも低い。導電性溶融部１０は、半導体チップ１，２の上面上に、単一の導電性部材と接するように配置される。
【００４５】
ここで導電性溶融部１０を半導体チップ１，２の主面上に供給する方法として、たとえば溶融した導電性溶融部１０を供給し、冷却により半導体チップ１，２の主面上に固着させる方法が用いられる。
【００４６】
導電性溶融部１０は半導体チップ１，２の主面上の、配線パターン６および接合材料９になるべく近い領域（つまり平面視における半導体チップ１，２の縁部を含む領域）に配置されることが好ましい。
【００４７】
また導電性溶融部１０は、金属配線３との接触によるショートを抑制する観点から、金属配線３（出力電極１ａなど）からなるべく離れた位置に形成されることが好ましい。
【００４８】
図７を参照して、上記の各部材、すなわち半導体チップ１，２、金属配線３、外部電力端子４、支持基板８、接合材料９および導電性溶融部１０を封止するように、たとえばエポキシ樹脂などの樹脂材料１１が供給される。これにより、固着された樹脂材料１１により半導体チップ１，２などが覆われた態様の電力用半導体装置１００が形成される。ただし樹脂材料１１は外部電力端子４の一部（半導体チップ１，２から離れた側の領域）および金属板７の絶縁層５と対向する主面と反対側の主面（図７の下側の主面）を露出するように形成されることが好ましい。樹脂材料１１は、一般公知のポッティング加工またはモールド加工により封止されることが好ましい。
【００４９】
次に、本実施の形態の第２例の電力用半導体装置１０１の製造方法について、図８〜図９を用いて説明する。
【００５０】
図８を参照して、図４および図５の工程と同様の処理がなされた後、半導体チップ１，２の上面上の、特に配線パターン６および接合材料９になるべく近い（半導体チップ１，２の縁部に近い）領域に、接着剤１３が塗布される。接着剤１３は、粘性の高い常温硬化型の絶縁性の材料が用いられることが好ましい。接着剤１３の上に溶融した導電性溶融部１０が供給、形成され、これが冷却されることにより、導電性溶融部１０は半導体チップ１，２に固定されるように形成される。
【００５１】
図９を参照して、図７の工程と同様に樹脂材料１１が供給されることにより、電力用半導体装置１０１が形成される。
【００５２】
次に、本実施の形態の電力用半導体装置１００，１０１における不具合の発生機構を説明しながら本実施の形態の作用効果を説明する。
【００５３】
電力用半導体装置１００，１０１の駆動により、半導体チップ１，２に載置される半導体素子を含む（半導体素子に接続される）電気回路の一部にショートが発生して半導体チップ１，２が故障する場合がある。このとき電力用半導体装置１００，１０１に含まれる図示しないインバータなどにおいては、ショートが発生した電気回路の電気抵抗が他の領域の電気抵抗に比べて低くなり、大電流が流れ、異常発熱を起こす。その結果、半導体チップ１，２全体および金属配線３も異常発熱を起こす。具体的には、電力用半導体装置１００，１０１にたとえば半導体チップ１の入力電極から出力電極１ａまで半導体チップ１の内部を流れ、そこから金属配線３を経由して半導体チップ２の入力電極２ａに流れ、さらに半導体チップ２の入力電極２ａから出力電極２ｂに向けて半導体チップ２の内部を流れる電流経路が存在する。ショートによる大電流は、以上の電流経路に流れる。
【００５４】
ところで電力用半導体装置１００，１０１の半導体チップ１，２と金属配線３との接合部などは、剥離を防止し適正な電気抵抗を確保することにより、信頼性が確保される。当該接合部の信頼性をさらに向上するために、当該接合部を含む半導体チップ１，２などが、エポキシ樹脂などの硬度の高い樹脂材料１１で外部に対して保護されている。このとき半導体チップ１，２と金属配線３との接合部自体も樹脂材料１１により固定されている。
【００５５】
半導体チップ１，２および金属配線３が樹脂材料１１により固定されるため、上記のようなショート時に半導体チップ１の内部から金属配線３を経由して半導体チップ２の内部に流れる大電流は、他の経路に流れるように電気的にオープンになっておらず、必然的に上記の経路を流れることになる。このため半導体チップ１，２および金属配線３は異常発熱を起こす。そして半導体チップ１，２および金属配線３の発熱が樹脂材料１１に伝播することによって樹脂材料１１も異常発熱を起こす。
【００５６】
すると樹脂材料１１が熱分解温度を超えるため、樹脂材料１１が熱分解し、それにより発生する気体が樹脂材料１１内に内部に溜まり樹脂材料の内圧が高まる。このため樹脂材料１１が勢いよく割れ、破片が周囲の回路などを汚染させるなどの不具合を招来する可能性がある。
【００５７】
しかし半導体チップ１の上面上に、半導体チップ１の半導体素子（によりなる電気回路）と電気的に接続された導電性溶融部１０を設けることにより、上記と同様のショートが発生した際に半導体チップ１，２および金属配線３が異常発熱すれば、半導体チップ１上の導電性溶融部１０が融点以上の温度になり溶融して周囲に濡れ広がる。このように溶融した導電性溶融部１０が支持基板８の配置される下方に流れ、特に（導電部としての）配線パターン６または接合材料９に到達してこれらが濡れるように広がれば、濡れ広がった導電性溶融部１０は配線パターン６などに至る電流経路を形成する。このためショートした経路に新たに導電性溶融部１０による電流経路が加わり、ショートした経路を流れる大電流が、ショートした経路と、新たに形成された経路とに分散される。その結果、ショートした経路に流れる電流量が少なくなり発熱量が減少し、樹脂材料１１の異常な温度上昇を抑制することができ、樹脂材料１１の熱分解に起因する破壊を抑制することができる。また上記のように導電性溶融部１０による電流経路が加われば、電力用半導体装置１００全体の電気回路の電気抵抗が低下するため、発熱量が少なくなるともいえる。
【００５８】
導電性溶融部１０は溶融すると体積が膨張する。その結果、導電性溶融部１０には内圧がかかるため、導電性溶融部１０を挟んでいる樹脂材料１１と半導体チップ１，２との間隔が広がる。このため樹脂材料１１と半導体チップ１，２とが互いに接している領域においてこれらの接している面に剥離が起こって両者の間に隙間が形成される。この隙間を通るように、溶融した導電性溶融部１０が濡れ広がることができる。
【００５９】
導電性溶融部１０は元々、電力用半導体装置１００，１０１を構成する複数の導電性部材同士を接合するために設けられたものではなく、上記のように温度上昇時に溶融させて電流経路を形成させるために、単一の導電性部材のみと接するように設けられたものである。このため、当該導電性溶融部１０を温度上昇時の溶融による電流経路形成用として設置することができる。
【００６０】
溶融した導電性溶融部１０はその周囲を濡れ広がるため、通常はショートした経路の一部と接触（電気的に接続）することになり、その接触した地点から分岐する電流経路を形成することができる。ただしこのような機能をより確実に実現するためには、上記のように導電性溶融部１０は、これが載置される半導体チップ１（または半導体チップ２）の体積量以上の体積量を有することがより好ましい。
【００６１】
また導電性溶融部１０の溶融動作は、導電性溶融部１０が、樹脂材料１１の分解温度よりも低い温度で溶融することにより実現できる。このようにすれば、温度が上昇しても樹脂材料１１が分解する前に導電性溶融部１０が溶融して電流経路が形成され、樹脂材料１１を含む電力用半導体装置１００，１０１のそれ以上の温度上昇を抑制することができるためである。このことを実現可能とし、かつ導電性溶融部１０が濡れ広がることによる電流経路の形成を可能とするためには、上記のように導電性溶融部１０の融点は２２０℃以上４５０℃以下であることが好ましい。
【００６２】
本実施の形態は、特に樹脂材料１１の分解温度よりも高い融点を有する金属配線３により半導体チップ１，２間などが接合され、高温下で駆動させる前提となっている電力用半導体装置１００，１０１に適用することに実益がある。また樹脂材料１１の分解温度よりも高い融点を有する接合材料９により半導体チップ１，２と支持基板８とが接合され、高温下で駆動させる前提となっている電力用半導体装置１００，１０１に適用することに実益がある。このような電力用半導体装置１００，１０１においては樹脂材料１１が熱分解温度を超えて熱分解し、不具合を発生する可能性があるためである。
【００６３】
溶融した導電性溶融部１０は導電部としての配線パターン６または接合材料９に到達することにより、当初から存在するショートした電気回路の一部分から、配線パターン６または接合材料９にまでつながる電流経路を構成する。すなわち溶融した導電性溶融部１０が到達可能な導電部が、配線パターン６と接合材料９との２箇所に形成されるため、これがたとえば配線パターン６の１箇所のみである場合に比べてより確実に導電性溶融部１０による新たな電流経路を形成することができる。
【００６４】
なお金属配線３がアルミニウムで形成される場合には、金属配線３の表面に形成されるアルミニウムの酸化膜の作用により、溶融した導電性溶融部１０は金属配線３の表面に対して非常に濡れにくくなる。しかし溶融した導電性溶融部１０が到達可能な導電性の領域が、配線パターン６と接合材料９との２箇所に形成されており、導電性溶融部１０が接触すべき導電性の領域の数が（複数）確保されているため問題はない。そもそも上記のように、通常の導電性溶融部１０が溶融されない状態においてはむしろ導電性溶融部１０と金属配線３とのショートを抑制する観点から両者の間隔をなるべく広く設定することが好ましいため、導電性溶融部１０が金属配線３の表面を濡れることは想定しなくてもよい。
【００６５】
また上記のように、たとえば本実施の形態の第１例のように接着剤１３を用いずに導電性溶融部１０を供給すれば、供給の際に濡れ広がった導電性溶融部１０が金属配線３などと接触してショートする可能性がある。そこで本実施の形態の第２例のように粘性の高い常温硬化型の絶縁性の接着剤１３を用い、図８に示すように接着剤１３に接着させる態様で導電性溶融部１０を供給すれば、供給の際に導電性溶融部１０が金属配線３などと接触してショートする可能性を低減することができる。さらに導電性溶融部１０の供給時の濡れ広がりを考慮して、金属配線３と導電性溶融部１０との間隔を広くとるために半導体チップ１のサイズを大きくする必要がなくなるため、半導体チップ１の材料コストを削減することができる。
【００６６】
（実施の形態２）
図１０および図１１を参照して、本実施の形態の第１例の電力用半導体装置２００の構成は、図１および図２に示す電力用半導体装置１００と比較して、半導体チップ１，２の、支持基板８と反対側の表面（図１０の表面）上にリードフレーム１４を備える点において異なっている。
【００６７】
リードフレーム１４は、電力用半導体装置２００と外部の任意の装置との間で電気信号を入出力するための端子であり、平面視において長方形状を有する平板状の部材である。図１１においてはリードフレーム１４は、平面視において半導体チップ１，２の全体と重なるように配置され、半導体チップ１，２よりも（図１１の上下方向の）幅が広くなるように配置されているが、このような態様に限られず、リードフレーム１４のサイズは任意である。
【００６８】
リードフレーム１４はたとえば銅からなり、半導体チップ１と半導体チップ２との間を跨ぎ、かつ電力用半導体装置２００の外部に向けて延びることにより、半導体チップ１，２と電力用半導体装置２００の外部の任意の装置と互いに電気的に接続される。言い換えればリードフレーム１４は、実施の形態１の金属配線３と外部電力端子４との機能を兼ね備えたものである。
【００６９】
リードフレーム１４は、高耐熱接合層１５を介在して（言い換えれば高耐熱接合層１５により）半導体チップ１，２と直接電気的に接続されている。すなわち図１１および図１２を参照して、半導体チップ１，２の一方（上側）の主面の一部（図１１の上下方向における上縁側および下縁側）にたとえば複数（たとえば２つ）、互いに間隔をあけて形成されている。半導体チップ１，２の一方（上側）の主面上において２つの高耐熱接合層１５に挟まれた間隔として形成された接合層空隙領域１７（平面視における中央部）は半導体チップ１，２が高耐熱接合層１５に覆われずたとえば空気などで充填された態様となっている。接合層空隙領域１７には入力電極などおよび半導体素子などが配置されている。
【００７０】
図１１および図１２に示すように、図１１の上下方向すなわち図１２の左右方向に関する、１対のうち一方の高耐熱接合層１５の外側の縁部から他方の高耐熱接合層１５の外側の縁部までの寸法は、上記と同じ方向に関する半導体チップ１および接合材料９の寸法とほぼ等しくなるように、接合層空隙領域１７の上記方向の寸法が設定されることが好ましい。またリードフレーム１４の上記方向に関する寸法は、高耐熱接合層１５の外側の縁部から他方の高耐熱接合層１５の外側の縁部までの寸法より長くてもよい。さらに導電性溶融部１０の上記方向に関する寸法は、高耐熱接合層１５の外側の縁部から他方の高耐熱接合層１５の外側の縁部までの寸法より短くてもよい。
【００７１】
以上のようにたとえば図１１の上下方向に関しては、高耐熱接合層１５と接合層空隙領域１７と高耐熱接合層１５とがこの順に並んでおり、図１０は図１１中の高耐熱接合層１５が配置される領域におけるＸ−Ｘ線に沿う部分の概略断面図である。
【００７２】
高耐熱接合層１５はたとえば矩形状を有しており、樹脂材料１１の熱分解温度以上の温度に対して耐熱性の高い（言い換えれば樹脂材料１１の熱分解温度よりも融点の高い）金属材料により形成されている。
【００７３】
上記のように特に半導体チップ１，２がワイドバンドギャップ半導体により形成される場合には高温動作が可能となるため、この場合の電力用半導体装置２００は比較的高温である２００℃以上２５０℃以下の温度条件での使用が想定される。この場合、接合材料９、リードフレーム１４および高耐熱接合層１５のそれぞれは融点が２５０℃以上であることが要求される。また半導体チップ１，２がシリコンの単結晶により形成され、使用温度条件が１７５℃程度である場合においても、融点に近い温度においては金属材料の特性が著しく変化することを考慮すれば、接合材料９、リードフレーム１４および高耐熱接合層１５のそれぞれは融点が２５０℃以上であることが好ましい。なお接合材料９の材質については実施の形態１の接合材料９についても基本的に上記と同様である。
【００７４】
具体的には、接合材料９および高耐熱接合層１５としてたとえば銀の単体、亜鉛−アルミニウム系のはんだ、または金−ゲルマニウム系のはんだ、からなる群より選択されるいずれかが用いられることが好ましい。銀の単体の融点は約９６０℃、亜鉛−アルミニウム系のはんだの融点は約４００℃、金−ゲルマニウム系のはんだの融点は約３５０℃である。
【００７５】
さらに接合材料９の融点は高耐熱接合層１５の融点より高いことがより好ましい。
ただし、高耐熱接合層１５を構成する材料の融点が樹脂材料１１の熱分解温度以下である場合には、高耐熱接合層１５が導電性溶融部１０と同様に溶融して濡れ広がる性質を有するため、導電性溶融部１０の設置が不要になる場合がある。
【００７６】
リードフレーム１４は、リードフレーム１４から見て半導体チップ１，２と反対側（図１０の上側）に位置する第１の主面である第１リード主面１４ａと、第１リード主面１４ａに対向する（リードフレーム１４から見て支持基板８側に位置する）第２の主面である第２リード主面１４ｂとを有している。電力用半導体装置２００においては、導電性溶融部１０は、第１リード主面１４ａ上に配置されている。なお導電性溶融部１０は、第１リード主面１４ａのうち、配線パターン６または接合材料９に比較的近い領域（すなわち平面視におけるリードフレーム１４の縁部を含む領域）に形成されることが好ましい。このようにすれば実施の形態１と同様に、溶融した導電性溶融部１０が容易に配線パターン６または接合材料９に達するように流れることができる。
【００７７】
なお、これ以外の本実施の形態の第１例の構成は、図１および図２に示す実施の形態１の第１例の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００７８】
次に、本実施の形態の第１例の電力用半導体装置２００の製造方法について、図１３〜図１６を用いて説明する。
【００７９】
図１３を参照して、図４の工程と同様の処理がなされた後、半導体チップ１，２の、支持基板８と反対側の表面（図１３の上側の表面）上の一部に、たとえば図１１および図１２に示す態様となるように（たとえば２つの）高耐熱接合層１５が一般公知の方法により形成される。その後、高耐熱接合層１５上に、半導体チップ１，２および支持基板８などと平面的に重なるようにリードフレーム１４が配置され、高耐熱接合層１５によりこれらと接合される。
【００８０】
図１４を参照して、リードフレーム１４の第１リード主面１４ａ上の所望の位置に（たとえば半導体チップ１，２と平面的に重なりかつなるべく半導体チップ１，２の縁部に近い領域と重なるように）、実施の形態１と同様の方法により、導電性溶融部１０が形成される。
【００８１】
図１５を参照して、基本的に図７の工程と同様に、たとえばエポキシ樹脂などの樹脂材料１１が供給される。これにより、固着された樹脂材料１１により半導体チップ１，２などが覆われた態様の電力用半導体装置２００が形成される。なお樹脂材料１１はリードフレーム１４の一部（半導体チップ１，２から離れた側の領域）および金属板７の絶縁層５と対向する主面と反対側の主面（図１５の下側の主面）を露出するように形成されることが好ましい。
【００８２】
なおリードフレーム１４は銅製であるため、もしリードフレーム１４が酸化していればその表面上に配置された導電性溶融部１０は溶融時にリードフレーム１４の表面上をスムーズに濡れ広がることが困難となる。そこで樹脂材料１１での封止工程はリードフレーム１４が酸化しにくい工程を行なう際に行なわれることが好ましい。あるいはリードフレーム１４の表面（第１および第２リード主面１４ａ，１４ｂ）上にニッケルめっきを施すことで、溶融時に導電性溶融部１０をより速やかに所望の方向へ濡れ広がらせることができる。
【００８３】
図１６を参照して、図１４の工程の変形例として、図１４の工程においては導電性溶融部１０の供給の際に（実施の形態１の第１例と同様に）導電性溶融部１０を固定するための接着剤１３が用いられていないが、本実施の形態においても第１リード主面１４ａ上に接着剤１３を供給した上で導電性溶融部１０が形成されてもよい。
【００８４】
なお、これ以外の本実施の形態の第１例の製造方法は、図４〜図９に示す実施の形態１の第１例の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また以上の工程においては、接合層空隙領域１７内に樹脂材料１１などが混入しないように留意することが好ましい（以下の各実施の形態において同じ）。
【００８５】
次に、本実施の形態の第１例の作用効果を説明する。
本実施の形態のように電気信号の入出力を行なう部材としてリードフレーム１４を用いれば、細線である金属配線３を用いる場合に比べて（リードフレーム１４を含む電力用半導体装置２００全体に）大きな電流を流すことができる。このため電力用半導体装置２００はいっそう大きな電力に対応することができる。
【００８６】
また本実施の形態のようにリードフレーム１４の第１リード主面１４ａ上に導電性溶融部１０を設ければ、導電性溶融部１０を供給可能なスペース（第１リード主面１４ａ）の面積が半導体チップ１，２の平面積に比べて大きくなるため、導電性溶融部１０を供給する作業が容易となり、生産性が向上する。
【００８７】
図１７〜図２０を参照して、本実施の形態の第２例の電力用半導体装置２０１は、第１例の電力用半導体装置２００と同様の位置にリードフレーム１４を有している。しかし導電性溶融部１０はリードフレーム１４の第１リード主面１４ａ上に配置されておらず、平面視においてリードフレーム１４と並ぶように配置されている。すなわち、たとえばここでは導電性溶融部１０は半導体チップ１，２のそれぞれの真上に２つずつ並ぶ高耐熱接合層１５の上面に接するように、かつ２つずつ並ぶ高耐熱接合層１５およびそれらの間の接合層空隙領域１７を跨ぐように、形成されている。このため特に図１７を参照して、リードフレーム１４と導電性溶融部１０との双方が高耐熱接合層１５の上面に接するように配置されており、両者は高耐熱接合層１５の上面上に、積層構造内の同一の層として互いに並ぶように配置される。ただし本実施の形態の第２例においてはこのような態様に限られない。
【００８８】
なおここでも、たとえば図１７の高耐熱接合層１５を有する概略断面図は、図１８中の高耐熱接合層１５が配置される領域におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う部分に相当する。
【００８９】
特に図１８および図１９を参照して、導電性溶融部１０は、たとえば図１８の左側の導電性溶融部１０のようにリードフレーム１４が重ならない場所に配置されてもよい。あるいは特に図１８および図２０を参照して、たとえば図１８の右側の導電性溶融部１０のようにリードフレーム１４の切欠き部１４ｃと平面的に重なる位置に形成されてもよい。この切欠き部１４ｃは、リードフレーム１４の平面視における外縁部１４ｄの一部を寸断するように、たとえば矩形状を有するように形成されている。
【００９０】
なお、これ以外の本実施の形態の第２例の構成は、図１０〜図１１に示す本実施の形態の第１例の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９１】
電力用半導体装置２０１のように、リードフレーム１４が配置された構成において、導電性溶融部１０をリードフレーム１４の第１リード主面１４ａ上以外の位置に配置してもよい。このようにすれば、第１リード主面１４ａ上に導電性溶融部１０が配置された場合に比べて、導電性溶融部１０から配線パターン６または接合材料９までの距離が短くなるため、上記第１例に比べていっそう確実に導電性溶融部１０の溶融による電流経路を構成させることができる。
【００９２】
（実施の形態３）
図２１〜図２３を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置３００の構成は、図１０〜図１２の電力用半導体装置２００と比較して、リードフレーム１４の第１リード主面１４ａから第２リード主面１４ｂまでリードフレーム１４を貫通する貫通孔１６を有している点において異なっている。図２１は、図２２における貫通孔１６を含むＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う概略断面図である。
【００９３】
電力用半導体装置３００においても、電力用半導体装置２００と同様に、２つの高耐熱接合層１５が互いに間隔をあけて配置されており、これら２つの高耐熱接合層１５に挟まれた部分には接合層空隙領域１７が形成されている。
【００９４】
貫通孔１６の第２リード主面１４ｂ側の端部は、接合層空隙領域１７に達するように（接合層空隙領域１７に対向するように）配置される。
【００９５】
本実施の形態においては、導電性溶融部１０は電力用半導体装置２００と同様に第１リード主面１４ａ上に配置されている。この導電性溶融部１０は、他の実施の形態と同様に第１リード主面１４ａの平面視における縁部に近い領域を含むように配置されることが好ましいが、ここでは導電性溶融部１０は第１リード主面１４ａにおいて貫通孔１６を上方から覆う（塞ぐ）ように配置されることが好ましい。
【００９６】
導電性溶融部１０は貫通孔１６の全体を覆うように配置されることが好ましい。また貫通孔１６は第２リード主面１４ｂ側において接合層空隙領域１７に通じているため、導電性溶融部１０は接合層空隙領域１７の真上の領域の少なくとも一部を含むように配置されることが好ましい。言い換えれば、図２１の上下方向に関して、導電性溶融部１０と貫通孔１６と接合層空隙領域１７とが一直線上に並ぶように配置されることが好ましい。
【００９７】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、図１０〜図１１に示す実施の形態２の（第１例の）構成とほぼ同じである。たとえば図２２のＸ−Ｘ線に沿う部分の構成は図１０の概略断面図が示す構成とほぼ等しい。このため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９８】
次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
樹脂材料１１はリードフレーム１４の表面を強固に固定しているため、導電性溶融部１０の溶融時にたとえリードフレーム１４と樹脂材料１１との接している面に剥離が起こって両者の間に隙間が形成されたとしても、リードフレーム１４の表面積は半導体チップ１などに比べて大きいため、隙間が広がりにくい場合がある。このためたとえば実施の形態２の第１例においては、第１リード主面１４ａ上の導電性溶融部１０は、その溶融時にリードフレーム１４と樹脂材料１１との界面を伝って濡れ広がる。このため導電性溶融部１０が半導体チップ１，２、高耐熱接合層１５から配線パターン６または接合材料９まで濡れ広がるのに時間がかかる。しかし実際には、なるべく速やかに樹脂材料１１の温度上昇を抑制する観点から、溶融した導電性溶融部はなるべく速やかに配線パターン６または接合材料９まで濡れ広がることが好ましい。
【００９９】
そこで本実施の形態のようにリードフレーム１４に貫通孔１６を設け、貫通孔１６を覆うように導電性溶融部１０を配置する。このようにすれば、溶融した導電性溶融部１０は貫通孔１６が存在しない場合に比べて速やかに貫通孔１６内に流れ、その真下の接合層空隙領域１７から半導体チップ１を伝って導電部としての配線パターン６または接合材料９に速やかに到達することができる。
【０１００】
ただし貫通孔１６内に樹脂材料１１が流入すれば、せっかく溶融した導電性溶融部１０が貫通孔１６内に流れることが妨げられる結果、導電性溶融部１０による電流経路の形成が妨げられる。しかし導電性溶融部１０は貫通孔１６を第１リード主面１４ａ側から覆うように配置されることにより、樹脂材料１１が流入することを抑制することができる。このため、導電性溶融部１０がより速やかに配線パターン６などの方向に流れるようにさせることができる。
【０１０１】
また接合層空隙領域１７についても、ここに樹脂材料１１が流入すれば上記と同様に導電性溶融部１０の流れが妨げられるため、製造時、特に樹脂材料１１による封止工程を行なう際には接合層空隙領域１７内に樹脂材料１１が流れ込まないように留意することが好ましい。
【０１０２】
（実施の形態４）
図２４を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置４００においては、図２１〜図２３の電力用半導体装置３００と比較して、導電性溶融部１０が超音波接合法により、リードフレーム１４の第１リード主面１４ａ上に、貫通孔１６を覆うように配置（固定）されている点において異なっている。
【０１０３】
実施の形態１〜３においては、導電性溶融部１０を所望の位置に配置する際には導電性溶融部１０を融点近くまで加熱して流動性を持たせた状態で所望の位置に供給し、さらにこれを冷却させて固定させる。この加熱は導電性溶融部１０が配置される場所に馴染んである程度の強度で密着されるようにするために要求されるものである。このため導電性溶融部１０を所望の位置に配置するために加熱処理と冷却処理が必要になり生産性に影響を及ぼす可能性がある。
【０１０４】
融点近くに加熱された導電性溶融部１０は供給された際にその周囲に濡れ広がりやすいが、実使用でショートなどが起こった場合以外の場合においてはむしろ濡れ広がらずに１箇所に集まった状態であることが好ましい。このため導電性溶融部１０の周囲の接合部などとの接触を抑制する観点から、半導体装置自体をなるべく十分なスペースを有するように（大型化するように）設計する必要が生じる場合がある。
【０１０５】
また導電性溶融部１０の融点は概ね２５０℃以上３００℃以下であるため、所望の場所への供給時に短時間で高温に加熱する必要があり、この加熱により当該材料に大きな熱応力を与え、そのことが周囲に影響を及ぼす可能性がある。
【０１０６】
そこで本実施の形態のように超音波接合を用いて導電性溶融部１０を形成すれば、供給時に導電性溶融部１０が高温に加熱されないため生産性が向上し、かつ大きな熱応力を与える可能性を低減することができる。また供給された導電性溶融部１０が周囲に濡れ広がる可能性をも低減できるため、不必要に半導体装置を大型化する必要性を排除することができる。
【０１０７】
また本実施の形態においては仮に貫通孔１６内に導電性溶融部１０を超音波接合法により供給すれば、貫通孔１６内に樹脂材料１１が流入することを防止することができる。
【０１０８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２  半導体チップ、１ａ，２ｂ  出力電極、２ａ  入力電極、３  金属配線、４  外部電力端子、５  絶縁層、６  配線パターン、７  金属板、８  支持基板、９  接合材料、１０  導電性溶融部、１１  樹脂材料、１３  接着剤、１４  リードフレーム、１４ａ  第１の主面、１４ｂ  第２の主面、１４ｃ  切欠き部、１４ｄ  外縁部、１５  高耐熱接合層、１６  貫通孔、１７  接合層空隙領域、１００，１０１，２００，２０１，３００，４００  電力用半導体装置。
【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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