(57)【要約】【課題】パワー半導体装置において、樹脂によるワイヤ接合部の被覆を、高い信頼性で、かつ容易に実現できるようにする。【解決手段】ワイヤ（１３）が接続される表面電極（３１）を形成した半導体チップ（１２）と、ワイヤ（１３）と表面電極（３１）との接合部を被覆する第１の樹脂膜（４０）と、該表面電極の形成面の周縁部を被覆し、第１の樹脂膜に接するとともに第１の樹脂膜よりも膜厚の厚い第２の樹脂膜（３４）と、半導体チップ、第１の樹脂膜および第２の樹脂膜を覆うゲル状封止材（３６）とを設けた。
2016016970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが接続される表面電極を形成した半導体チップと、
前記ワイヤと前記表面電極との接合部を被覆する第１の樹脂膜と、
前記表面電極の形成面の周縁部を被覆し、前記第１の樹脂膜に接するとともに前記第１の樹脂膜よりも膜厚の厚い第２の樹脂膜と、
前記半導体チップ、前記第１の樹脂膜および前記第２の樹脂膜を覆うゲル状封止材と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップは、前記表面電極の形成面の周縁部に二酸化ケイ素層を形成して成るものであり、
前記第２の樹脂膜の誘電率は、前記二酸化ケイ素層の誘電率以下であり、かつ、前記ゲル状封止材の誘電率以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の樹脂膜は、少なくともポリアミドイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の樹脂膜は、少なくともポリエーテルアミド樹脂を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の樹脂膜は、少なくともポリイミド系樹脂を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップは、ワイドバンドギャップ半導体から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは、シリコンカーバイドから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項８】
ワイヤが接続される表面電極を形成した半導体チップに対して、前記表面電極の形成面の周縁部を被覆する第２の樹脂膜を形成する過程と、
前記ワイヤを前記表面電極に接続する過程と、
前記ワイヤと前記表面電極との接合部を被覆するとともに、前記第２の樹脂膜よりも膜厚の薄い第１の樹脂膜を形成する過程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
少なくとも一の半導体装置を有する電力変換装置であって、
前記半導体装置は、
ワイヤが接続される表面電極を形成した半導体チップと、
前記ワイヤと前記表面電極との接合部を被覆する第１の樹脂膜と、
前記表面電極の形成面の周縁部を被覆し、前記第１の樹脂膜に接するとともに前記第１の樹脂膜よりも膜厚の厚い第２の樹脂膜と、
前記半導体チップ、前記第１の樹脂膜および前記第２の樹脂膜を覆うゲル状封止材と、
を有することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータに代表される電力変換機器の中で、パワー半導体は整流機能やスイッチング機能をもつ主要な構成部品として使われている。パワー半導体の材料としては主流のシリコンに加えて、近年では材料物性に優れるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）の導入も進みつつある。
パワー半導体モジュールは、用途に応じて各種のパワー半導体セルを単独ないしは組み合わせてパッケージ化したものである。例えば電気鉄道用のモジュールでは、シリコンのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、Insulated Gate Bipolar Transistor）と、環流用のＰＮダイオードを組み合わせた構成が一般的である。実際の製品では、例えば電流値として６００Ａ〜１８００Ａ、耐圧は１．７ｋＶ〜６．５ｋＶのクラスに分類されるものが多い。モジュール内部の回路構成も、インバータ１相の１アームを構成する１ｉｎ１型から、２アーム分を内蔵する２ｉｎ１型など、用途に応じて組み合わせに種類がある。【０００３】
これらのモジュールの内部構造は、例えば高耐圧、大電流用途として代表的な電気鉄道用パワーモジュールでは、電流容量を稼ぐために並列接続した複数のＩＧＢＴチップと、同じく並列接続した複数のダイオードチップとを一つの絶縁基板上に搭載し、その絶縁基板をパッケージ内に複数搭載している。ここで、ＩＧＢＴと環流ダイオードとは電気的には互いが逆並列に接続されるように、ワイヤボンディングと絶縁基板上の回路配線を用いて結線される。各絶縁基板は、後にヒートシンクに接続されるベースプレートの上に搭載され、主端子や補助端子が接続される。また、ベースプレートの上面を覆う構造のケースによって各絶縁基板は密封され、ケース内の空間にはシリコーンゲルが封入される。【０００４】
パワー半導体モジュールは、モータなどの負荷に供給される電力の変動に応じて、電力変換を行うモジュール自身の損失による発熱量も受動的に変動する。発熱と冷却のサイクルが熱膨張係数の異なる構成材料間に応力を発生させるため、これは接続部の亀裂や剥離等による信頼性不良につながる。とりわけ、熱的な膨張と収縮によって破壊につながりやすい部位が半導体チップと金属のワイヤボンディングの接合部である。接合部とは、典型的には直径数百μｍ程度のアルミ線を超音波ボンディングでチップ表面の厚さ数μｍ程度のアルミ電極膜に接合して成るものであり、発熱部分であるチップ表面に接している上に接合部の面積も大きくないためにウィークポイントになりやすい。【０００５】
これに対して、ワイヤ接合部を補強して発熱と冷却のサイクル（パワーサイクル）に対する信頼性を向上する方法が特許文献１に開示されている。同文献によれば、液体状の樹脂を用いて接合部に樹脂をコートする方法で接合部の補強を行い、パワーサイクル信頼性を向上することができるということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した技術によると、ワイヤ接続部近傍のみに滴下したい樹脂がチップ上面に拡がり、場合によってはチップ周辺から溢れ出ることがあり、接続不良や信頼性不良を引き起こすという問題があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、樹脂によるワイヤ接合部の被覆を、高い信頼性で、かつ容易に実現できる半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明にあっては、ワイヤが接続される表面電極を形成した半導体チップと、前記ワイヤと前記表面電極との接合部を被覆する第１の樹脂膜と、前記表面電極の形成面の周縁部を被覆し、前記第１の樹脂膜に接するとともに前記第１の樹脂膜よりも膜厚の厚い第２の樹脂膜と、前記半導体チップ、前記第１の樹脂膜および前記第２の樹脂膜を覆うゲル状封止材とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の樹脂膜よりも第２の樹脂膜の膜厚を厚くしたから、樹脂によるワイヤ接合部の被覆を、高い信頼性で、かつ容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態によるパワー半導体モジュールの分解斜視図である。
【図２】第１実施形態における絶縁基板２２の平面図である。
【図３】絶縁基板２２におけるＰＮダイオードチップ１２の搭載箇所の断面図である。
【図４】チップ１２の製造工程における断面図である。
【図５】チップ１２の他の製造工程における断面図である。
【図６】チップ１２の他の製造工程における断面図である。
【図７】チップ１２の他の製造工程における断面図である。
【図８】チップ１２の平面図である。
【図９】図７の要部の拡大断面図である。
【図１０】第２実施形態における絶縁基板２３の平面図である。
【図１１】絶縁基板２３におけるＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４の搭載箇所の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[ 第１実施形態 ]
〈第１実施形態の構成〉
次に、本発明の第１実施形態のパワー半導体モジュールの構成を図１を参照し説明する。なお、本モジュールは、耐圧３．３ｋＶで電流容量１２００Ａの、スイッチング素子群としてのＩＧＢＴと、ダイオード素子群としてのＰＮダイオードとが搭載されたものである。
【００１２】
図１においてモジュールのケース２５は略直方体の箱状に形成されており、その底板には、４枚の絶縁基板２２，…，２２が半田付けにて固定されている。電極主端子２１，２１は、これら絶縁基板２２，…，２２に半田付けされる。これら電極主端子２１，２１が絶縁基板２２，…，２２に接続された後、ケース２５の内部はシリコーンゲルによって充填され、ケース２５の上面は略長方形板状のカバー２６によって覆われる。電極主端子２１，２１には、各２個（合計４個）の板状の頭部２１ａ，…，２１ａが形成されており、カバー２６には、頭部２１ａ，…，２１ａに対向する４箇所にスリット２６ａ，…２６ａが形成されている。これにより、カバー２６がケース２５の上面を覆う際、頭部２１ａ，…，２１ａは、スリット２６ａ，…２６ａから露出する。
【００１３】
次に、１枚の絶縁基板２２の構成を図２を参照し説明する。絶縁基板２２の中央部には、略長方形状の共通エミッタ（ソース）回路パターン２７が形成されている。そして、絶縁基板２２の中央部には、回路パターン２７と電極主端子２１（図１参照）とを接続するために、電極主端子２１に半田付けされる主端子コンタクト２８が固定されている。図上、回路パターン２７を左右から挟むように、４枚のシリコンのＩＧＢＴチップ１１，…，１１と、４枚のシリコンのＰＮダイオードチップ１２，…，１２とが絶縁基板２２上に半田付けされている。これらＩＧＢＴチップおよびＰＮダイオードチップは、各々複数のワイヤ１３，…，１３によって回路パターン２７に接続されている。なお、ワイヤ１３，…，１３は、直径４００μｍのアルミニウム線であり、その一部は図示を省略する。
【００１４】
次に、一のＰＮダイオードチップ１２と、一のワイヤ１３との接続部分の詳細を、図３を参照し説明する。
ＰＮダイオードチップ１２は、高温鉛ハンダ３５により絶縁基板２２上の回路配線金属３７に接合されている。ＰＮダイオードチップ１２の上面にはアルミ電極３１が形成されており、ここにワイヤ１３が超音波ボンディング技術により接合されている。この接合部分を「接合部５７」と呼ぶ。接合部５７の周辺にはワイヤ補強樹脂４０（第１の樹脂膜）がコートされている。ワイヤ補強樹脂４０の膜厚は平坦部で１０μｍほどであるが、接合部５７の周辺では塗布時の表面張力により数十μｍ〜百μｍ程度がワイヤ１３に吸い上げられている。これにより、ワイヤ補強樹脂４０は、接合部５７を局所的に補強できる形状で被覆している。
【００１５】
チップ１２の上面周縁部には、ワイヤ補強樹脂４０の塗布時における不要な拡散を防止するための拡散防止樹脂３４（第２の樹脂膜）が、土手状に塗布されている。拡散防止樹脂３４の膜厚は最も厚い部分で５０μｍから５００μｍ程度あり、ワイヤ補強樹脂４０の塗布時の流動防止には十分な高さがある。図１，図２では図示していなかったが、パッケージ内でチップ１２、ワイヤ１３の上部の空間には、封止材としてのシリコーンゲル３６が充填されている。
【００１６】
本実施形態においては、ワイヤ補強樹脂４０として、ポリアミドイミド系樹脂が用いられる。ポリアミドイミド系樹脂は耐熱性や密着性、塗膜硬度に優れ、ハンダ付け等の熱処理工程を経る中で接合部５７の補強を行う樹脂として適した特性を有する。また、絶縁破壊電界強度も典型的には１５０ｋＶ／ｍｍ程度と良好で、高耐圧のパワー半導体モジュール用途に適している。半導体用として、金属イオン等の不純物含有量は１ｐｐｍ以下の高純度品を用いる。但し、ポリアミドイミド系樹脂は、ヤング率が２５００ＭＰａ程度と比較的硬い膜であるため、厚膜を形成すると逆に応力が強くなり過ぎ、パワーサイクル耐性を劣化させる場合がある。そこで、本実施形態では、ワイヤ補強樹脂４０は、その平坦部で１０μｍ以下の膜厚となるような塗布量としている。ワイヤ補強樹脂４０は、塗布時には１Ｐａ・ｓと粘度の低い液体であるから、チップ上に滴下すると、接合部５７近傍では表面張力によって樹脂が厚くコートされ、平坦部は薄い状態を実現できる。
【００１７】
一方、拡散防止樹脂３４は、その目的からワイヤ補強樹脂４０の少なくとも数倍以上の膜厚が好ましいため、ペースト状で粘度の高い樹脂をディスペンサーでチップ上面周縁部に塗布することによって厚膜状に形成される。そのためには拡散防止樹脂３４の粘度は１０Ｐａ・s以上であることが望ましい。本実施形態においては、塗布時の粘度を３０Ｐａ・ｓに調整したポリアミドイミド系樹脂を用いた。こちらもワイヤ補強樹脂４０と同様に、半導体用として、金属イオン等の不純物含有量は１ｐｐｍ以下の高純度品を用いる。塗布後の熱処理で収縮硬化した状態で拡散防止樹脂３４の膜厚は５０μｍ程度あり、その塗布幅ｔ1は１ｍｍにしている。
【００１８】
〈第１実施形態の製造工程〉
（チップの搭載）
次に、上述した構造を実現するための製造工程について説明する。図４はＰＮダイオードチップ１２を絶縁基板２２に搭載した状態の断面図である。上述のように、チップ１２の絶縁基板２２への接合には、高温鉛ハンダ３５が用いられている。
【００１９】
（拡散防止樹脂３４の塗布）
次に、ディスペンサを用いて、チップ１２の上面周縁部に拡散防止樹脂３４が塗布される。すなわち、図５に示すようにディスペンサのノズル４２をチップ１２の上面周縁部の上方に位置させ、ノズル４２を走査させつつ拡散防止樹脂３４を吐出させる。拡散防止樹脂３４の塗布領域の線幅や膜厚は、ノズル４２とチップ１２とのギャップ長、ノズル径、ノズルの走査速度、樹脂の吐出圧や温度を調整することで制御できる。塗布直後の拡散防止樹脂３４の膜厚は最大で５００μｍ程度である。
【００２０】
（拡散防止樹脂３４の仮硬化）
次に、拡散防止樹脂３４をある程度硬化させる。そのことを、本実施形態においては「仮硬化」と呼ぶ。最初に「１００℃，３０分」、引き続いて「１５０℃，１時間」の熱処理が実施され、これによって拡散防止樹脂３４は後続する工程に充分に耐えられる程度に硬化される。本実施形態においては、拡散防止樹脂３４およびワイヤ補強樹脂４０として同系統の樹脂を選択したため、両者の溶剤にも共通成分が含まれる。従って、仮に、拡散防止樹脂３４を仮硬化させることなくワイヤ補強樹脂４０を塗布すると、その際に拡散防止樹脂３４が大きく溶出する可能性がある。本実施形態においては、ワイヤ補強樹脂４０を塗布する前に拡散防止樹脂３４を仮硬化させたため、そのような事態を未然に防止できる。
【００２１】
（ワイヤボンディング）
拡散防止樹脂３４の仮硬化が完了すると、ワイヤ１３がチップ１２の上面のアルミ電極３１にボンディングされる。このワイヤボンディングを実施した状態を図６に示す。ワイヤ１３は超音波ボンディング技術によりアルミ電極３１に接合されるが、接合部５７に樹脂が付着していると接合不良が起こる。このため、上述した「拡散防止樹脂３４の塗布」の工程では図６の接合部５７が形成される領域には樹脂が侵入しないように、ディスペンサーの塗布領域と、塗布後の樹脂拡がりが制御されている。本実施形態においては、拡散防止樹脂３４は３０Ｐａ・ｓ程度の高粘度なペースト状態で塗布されるから、不要な樹脂拡がりは抑制できる。
【００２２】
（ワイヤ補強樹脂４０の塗布）
ワイヤボンディングが完了すると、ワイヤ補強樹脂４０が塗布される。その状態を図７に示す。ワイヤ補強樹脂４０も、拡散防止樹脂３４と同様にディスペンサによって塗布される。但し、塗布時のワイヤ補強樹脂４０の粘度は１Ｐａ・ｓ程度と低く、すなわち流動性がよく、これをチップ１２の上面中央付近に滴下すると、ワイヤ補強樹脂４０は自ら拡がり、滴下部周囲に存在する複数のワイヤボンディングの接合部５７に行き渡る。また、接合部５７の周辺においてワイヤ１３がアルミ電極３１から立ち上がる箇所においては、ワイヤ補強樹脂４０が表面張力で吸い上げられることにより、肉厚部５８が形成される。肉厚部５８では、他の領域と比較してワイヤ補強樹脂４０の膜厚が大きくなっており、これによって接合部５７を補強する効果が増している。
【００２３】
また、ワイヤ補強樹脂４０は、拡散防止樹脂３４によって囲まれた領域の全体に拡がるため、拡散防止樹脂３４は、その全周に渡って、内側面がワイヤ補強樹脂４０に接している。そして、拡散防止樹脂３４およびワイヤ補強樹脂４０の接触箇所においては、表面張力によってワイヤ補強樹脂４０が肉厚になっている。以上のように、単純にワイヤ補強樹脂４０を塗布することによって、拡散防止樹脂３４とワイヤ補強樹脂４０とを密着させることができる。しかも、両者は同系統の樹脂であり、溶剤にも共通成分が含まれるから、密着性がより高まっている。
【００２４】
（本硬化）
ワイヤ補強樹脂４０の塗布が完了すると、拡散防止樹脂３４とワイヤ補強樹脂４０に対する本硬化が行われる。すなわち、最初に「１００℃，３０分」、引き続いて「２００℃，１時間」の熱処理が実施され、これによって拡散防止樹脂３４とワイヤ補強樹脂４０が本硬化される。２本のワイヤ１３，１３をボンディングし、本硬化後が終了した状態のチップ１２の平面図を図８に示す。
【００２５】
次に、図９を参照し、拡散防止樹脂３４と上下層の構成材の比誘電率の関係について説明しておく。図９において拡散防止樹脂３４の下層には、拡散防止樹脂３４の形成前に予め、チップの保護膜としてのポリイミド膜６６が形成されており、さらにその下地には無機材料層のＳｉＯ2膜６５が形成されている。また、拡散防止樹脂３４の上層には、封止材としてのシリコーンゲル３６（図３参照）が充填されている。拡散防止樹脂３４を配置するチップ１２の外周部には、ターミネーション領域３２が形成されている。これは、チップ１２の中央部から周縁部に向かって徐々に電界を緩和させることにより、チップ１２の高耐圧化を実現するものである。
【００２６】
すなわち、チップ１２の周縁部は、ブロッキング時には高電圧のかかる場所である。高圧の印加によってターミネーション領域３２の膜界面に電荷が蓄積すると、耐電圧信頼性が低下する。そのことを防止するために、拡散防止樹脂３４の比誘電率は、「下地層ＳｉＯ2膜６５の比誘電率≧保護膜（ポリイミド膜６６）および拡散防止樹脂３４の比誘電率≧上層のシリコーンゲル３６の比誘電率」、という関係を満たすことが望ましい。互いの比誘電率差を小さくすることによって、電荷の蓄積による影響が抑制される。なお、具体的な各構成要素の比誘電率は、下地の無機材料層ＳｉＯ2膜６５の比誘電率が３．８〜４．１、保護膜のポリイミド膜６６がおおよそ２．９、拡散防止樹脂３４の主成分のポリアミドイミドがおおよそ３．３、上層の封止材となるシリコーンゲル３６の比誘電率がおおよそ２．７程度である。
【００２７】
〈第１実施形態の効果〉
ワイヤ補強樹脂４０のコート厚さを所望の値以下に制御するためには、粘性の低い液体状の樹脂を用いることが望ましい。仮に、拡散防止樹脂３４を設けなかったとすると、ワイヤ１３の接合部５７近傍のみに滴下したい樹脂がチップ上面に拡がり、場合によってはチップ周辺から溢れ出るなどの問題が生じ得る。チップ外へ漏れ出たワイヤ補強樹脂４０が絶縁基板２２上の端子接続領域にかかると、各種端子（主端子や補助端子など）のハンダ接合やメタルボンディング接合に影響を与えるため、接続不良や信頼性不良につながるため、このような事態は避けることが望ましい。また、基板周辺へ溢れ出た樹脂が絶縁基板２２の裏面にかかると絶縁基板２２のベースプレートへの接合に影響を与えるため、このような事態も避けることが望ましい。一方、樹脂形成工程は自動化されており、チップ上にディスペンサー等でワイヤ補強樹脂４０が自動滴下されるため、接合部のみを狙って樹脂を局所微量滴下するような制御は難しく、簡易な方法で樹脂形成を行う技術が求められていた。
【００２８】
これに対して、本実施形態によれば、ワイヤ補強樹脂４０が塗布される前に拡散防止樹脂３４が塗布され仮硬化されるから、ワイヤ補強樹脂４０のチップ外拡散が防止され、ワイヤ補強樹脂４０のコート量を安定化させることができる。特にワイヤ補強樹脂４０のワースト塗布量が一定値以上に保証されることでパワーサイクル信頼性の安定化が図れる。また、ワイヤ補強樹脂４０が各種端子の接続部や絶縁基板２２の裏面に浸出することを防止できるため、組立工程の歩留まり向上や信頼性向上の効果が得られる。
【００２９】
また、パワー半導体モジュールの製造時においても、拡散防止樹脂３４を配することによって組立工程の自動化が容易になる効果が得られる。低粘度のワイヤ補強樹脂４０はチップ上で拡散防止樹脂３４に囲まれた領域内で広範囲に広がるため、滴下位置の精度は問われず、ロバストネスが高まるため、より簡易で安価なディスペンサー等の塗布装置を適用できる。
【００３０】
[ 第２実施形態 ]
〈第２実施形態の構成〉
次に、本発明の第２実施形態のパワー半導体モジュールの構成を説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態のモジュールは、耐圧３．３ｋＶで電流容量１２００Ａの、スイッチング素子群としてのシリコンのＩＧＢＴと、ダイオード素子群としてのＳｉＣ（シリコンカーバイド）を用いたＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＳｉＣ−ＳＢＤ）とを搭載して成るＳｉＣハイブリッドパワー半導体モジュールである。
【００３１】
但し、本実施形態のモジュールの外観やケース構造は第１実施形態のものと同様であるため図示を省略し、絶縁基板のレイアウトについて説明する。本実施形態においては、第１実施形態における絶縁基板２２に代えて、図１０に示す絶縁基板２３が用いられる。図１０において１枚の絶縁基板２３には、４枚のＩＧＢＴチップ１１，…，１１と、１０枚のＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４，…，１４とが搭載されている。ここで、一のＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４が搭載される箇所における絶縁基板２３の断面を図１１に示す。
【００３２】
本実施形態においても、ＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４の上面には、ワイヤ１３がボンディングにより接続され、接合部５７が形成されるとともに、その後にワイヤ補強樹脂４０が塗布される。但し、ＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４ではチップ表面にショットキー電極７１が形成されているため、ワイヤ１３はショットキー電極７１に接続される。ＳｉＣを用いる場合は、現状では小型チップを相対的に多数配置する傾向が強い。ＳｉＣは原理的にはシリコンよりも低損失な特長がある半面、製造技術がシリコンに比べ未成熟なため、素子歩留まりを考慮して小型チップが選択されることが理由にある。
【００３３】
上述の第１実施形態におけるＰＮダイオードチップ１２は１３ｍｍ×８ｍｍ程度になるのに対して、ＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４では例えば６ｍｍ×６ｍｍ程度に構成される。このように小径のチップでは、図１１のショットキー電極７１の領域が実効的にワイヤボンディング可能なエリアとなり、ワイヤ補強樹脂４０を滴下した後の拡がりで、ワイヤ補強樹脂４０がチップ外に拡散するケースが無視できない確率で生じる。塗布時のワイヤ補強樹脂４０の粘度を増加させれば滴下後の拡がりは抑制できるが、粘度はワイヤ補強に適切なコート膜厚（ワイヤ１３の直径の数分の１以下）となるように調整するため、自由に設定できない。そのため小径チップでは拡散防止樹脂の効果が特に大きくなる。
【００３４】
ＳｉＣに代表されるワイドバンドギャップ半導体では、さらに別の効果が得られる。ＳｉＣはシリコンと比較して絶縁破壊電界強度が高いためチップ内部の電界強度を高めた設計が可能で、チップ上面周縁部のターミネーション領域（電界緩和領域）７２を縮小して高価なチップ面積コストを削減できる。このとき、ＳｉＣに接するパッケージの封止材にかかる電界強度も高くなるため、ＳｉＣ用の封止材には絶縁破壊電界強度の高さが求められる。
【００３５】
第１実施形態においては、図３に示したように、シリコンのＰＮダイオードチップ１２のターミネーション領域３２の直上に拡散防止樹脂３４を塗布したが、シリコンチップの場合は拡散防止樹脂３４が無い構成であってもシリコーンゲル３６の絶縁破壊に至らない場合が多い。しかし、チップにシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いチップを小型化した場合には、電界強度がシリコーンゲル３６の耐電界（絶縁破壊電界強度）を超えてしまう場合が多くなる。
【００３６】
そこで、絶縁破壊電界強度の高い拡散防止樹脂７４を用いることで、シリコーンゲル３６中の電界強度を耐電界の範囲内に抑制することができる。これにより、ＳｉＣを用いたパワー半導体モジュールの信頼性を向上できる。絶縁破壊電界強度の高い拡散防止樹脂７４としては、第１実施形態で用いたポリアミドイミド系樹脂も適しているが、ポリエーテルアミド系樹脂やポリイミド系樹脂がさらに好ましい。シリコーンゲルの絶縁破壊電界強度１４ｋＶ／ｍｍに対して、ポリアミドイミド系樹脂は１５０ｋＶ／ｍｍ程度、ポリエーテルアミド系樹脂では２３０ｋＶ／ｍｍ程度、ポリイミド系樹脂では３００〜４７０ｋＶ／ｍｍが得られる。
【００３７】
本実施形態においては、拡散防止樹脂７４として、フィラーを用いて高粘度化したポリエーテルアミド系樹脂を用いた。粘度は１００Ｐａ・ｓと厚膜塗布に適したレベルで、かつ絶縁破壊電界強度が高く、半導体用に高純度な材料が得られるためである。ＳｉＣ−ＳＢＤチップ１４の場合では、拡散防止樹脂７４の塗布膜厚は熱処理後の硬化状態で最大１００μｍを確保しており、ＳｉＣからの高電界の緩和には十分な膜厚となっている。
【００３８】
〈第２実施形態の効果〉
上述のように、本実施形態の拡散防止樹脂７４は、ポリエーテルアミド系樹脂を用いたため、２３０ｋＶ／ｍｍ程度という高い絶縁破壊電界強度を有している。一方、ワイヤ補強樹脂４０は第１実施形態と同様にポリアミドイミド系樹脂を用いたため、絶縁破壊電界強度は１５０ｋＶ／ｍｍ程度になる。この値は、拡散防止樹脂７４よりは若干下がるものの、シリコーンゲル３６の絶縁破壊電界強度１４ｋＶ／ｍｍと比較すると、相当に高い値である。
【００３９】
拡散防止樹脂７４が所期の寸法通りに塗布されていれば、シリコーンゲル３６に絶縁破壊は起きないが、例えば拡散防止樹脂７４の幅が設計値よりも低くなると、シリコーンゲル３６に印加される電界が高くなり、絶縁破壊が起こる危険性も高まる。しかし、本実施形態においては、ワイヤ補強樹脂４０が拡散防止樹脂７４に隙間なく密着するから、拡散防止樹脂７４に不具合が生じた場合であっても、ワイヤ補強樹脂４０が拡散防止樹脂７４の電界抑制機能を補うことができる。すなわち、シリコーンゲル３６に印加される電界を抑制し、絶縁破壊の可能性を低下させるという効果を発揮できる。
【００４０】
[ 変形例 ]
本発明は上述した第１，第２実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
・第１，第２実施形態においては、本発明をパワー半導体モジュールに適用した例を説明したが、本発明はパワー半導体モジュールに限られず、種々の電力変換装置に適用することができる。例えば、一つのパッケージの中にインバータ、コンバータなどを含めてサイクロコンバータ、マトリックスコンバータを構成したものなども本発明の範疇に含まれる。
【００４１】
・第２実施形態においては、ワイドバンドギャップ半導体の一例としてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いた例を説明したが、ワイドバンドギャップ半導体はＳｉＣに限定されるものではなく、例えば窒化ガリウムやダイヤモンドを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１１，…，１１  ＩＧＢＴチップ（半導体チップ）
１２，…，１２  ＰＮダイオードチップ（半導体チップ）
１３，…，１３  ワイヤ
１４，…，１４  ＳｉＣ−ＳＢＤチップ（半導体チップ）
２１  電極主端子
２２，２３  絶縁基板
２７  共通エミッタ（ソース）回路パターン（回路パターン）
２８  主端子コンタクト
３１  アルミ電極（表面電極）
３２  ターミネーション領域
３４  拡散防止樹脂（第２の樹脂膜）
３５  高温鉛ハンダ
３６  シリコーンゲル（ゲル状封止材）
３７  回路配線金属
４０  ワイヤ補強樹脂（第１の樹脂膜）
５７  接合部
５８  肉厚部
６５  ＳｉＯ2膜（二酸化ケイ素層）
６６  ポリイミド膜
７１  ショットキー電極
７２  ターミネーション領域
７４  拡散防止樹脂（第２の樹脂膜）
【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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【国際調査報告】
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