(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極を有する半導体素子と、
上面と下面とに金属層を有し、前記半導体素子が上面側の前記金属層の上面に第一接合部
で接合された絶縁基板と、
前記絶縁基板が上面に第二接合部で接合されたベース板と、
前記第一接合部と前記第二接合部との少なくともいずれか一方に埋設され、前記第一接合
部内に埋設された場合は前記半導体素子の角部の外周側面と接し、前記半導体素子の角部
の対角方向で内側と外側とに配置され、前記第二接合部内に埋設された場合は前記絶縁基
板の下面側の前記金属層の角部の外周側面と接し、前記絶縁基板の下面側の前記金属層の
角部の対角方向で内側と外側とに配置される保持部と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記保持部は、別体で形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保持部は、一体で形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記第一接合部との接触界面で合金層を形成する、請求項１から請求項３
のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記保持部は、前記第二接合部との接触界面で合金層を形成する、請求項１から請求項４
のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記第一接合部内に埋設される第一保持部と前記第二接合部内に埋設され
る第二保持部とを有し、前記第一保持部は、第一内部保持部と第一外部保持部とで構成さ
れ、前記第二保持部は、第二内部保持部と第二外部保持部とで構成され、
前記第一内部保持部は、前記半導体素子の外縁より内側に配置され、前記第一外部保持部
は、前記半導体素子の外縁よりも外側に配置され、前記第一外部保持部は、前記半導体素
子の外周側面と接し、
前記第二内部保持部は、前記絶縁基板の下面側の前記金属層の外縁より内側に配置され、
前記第二外部保持部は、前記絶縁基板の下面側の前記金属層の外縁よりも外側に配置され
、前記第二外部保持部は、前記絶縁基板の下面側の前記金属層の外周側面と接している、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第一内部保持部の高さは、前記第一外部保持部の高さよりも低い、請求項６に記載の
半導体装置。
【請求項８】
前記第二内部保持部の高さは、前記第二外部保持部の高さよりも低い、請求項６または請
求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
第三保持部は、前記第一接合部内の前記半導体素子の表面の電極に対応する前記半導体素
子の裏面の位置に配置される、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体装置
。
【請求項１０】
第四保持部は、前記第二接合部内の前記半導体素子の表面の電極に対応する前記絶縁基板
の下面側の前記金属層の位置に配置される、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載
の半導体装置。
【請求項１１】
前記保持部は、一部が前記第一接合部から露出している、請求項１から請求項１０のいず
れか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記保持部は、一部が前記第二接合部から露出している、請求項１から請求項１１のいず
れか一項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記保持部を前記第一接合部と前記第二接合部との少なくともいずれか一方に埋設し、前
記第一接合部内に埋設された場合は前記保持部に沿って前記半導体素子の角部の側面にフ
ィレットが形成され、前記第二接合部内に埋設された場合は前記保持部に沿って前記絶縁
基板の下面側の前記金属層の角部の側面にフィレットが形成される、請求項１から請求項
１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変
換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
【請求項１５】
表面に電極を有する半導体素子を準備する半導体素子準備工程と、
上面と下面とに金属層を有する絶縁基板を準備し、前記絶縁基板の上面側の前記金属層の
上面に第一接合部で前記半導体素子を接合する半導体素子接合工程と、
ベース板の上面に前記絶縁基板を第二接合部で接合する絶縁基板接合工程と
保持部を前記第一接合部と前記第二接合部との少なくともいずれか一方に埋設し、前記保
持部が前記第一接合部内に埋設される場合は前記半導体素子の角部の外周側面側と接し、
前記半導体素子の角部の対角方向で内側と外側とに配置し、前記保持部が前記第二接合部
内に埋設される場合は前記絶縁基板の下面側の前記金属層の角部の外周側面側と接し、前
記絶縁基板の下面側の前記金属層の角部の対角方向で内側と外側とに配置する保持部配置
工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、保持部を用いて接合した半導体装置、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】
半導体装置においては、半導体素子、絶縁基板およびベース板を備えており、半導体素子と絶縁基板と、絶縁基板とベース板とは接合部材を介して接合されている。【０００３】
しかしながら、接合部材の上部に配置される部材が、接合部材の下部に配置される部材に対して傾いた状態で接合される場合がある。このような状態で部材同士を接合すると、上下の部材間において、接合部材の厚みに不均一が生じ、接合不良の原因となる。このため、接合部材の上部の部材と接合部材の下部の部材との傾きを少なく接合し、接合部材の上下に配置される部材間での接合不良を低減することが求められる。【０００４】
そこで、部材間の接合時の傾きを低減する目的で、はんだ接合材の外周部に絶縁性樹脂スペーサを備えた半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１）。また、塗布剤層内に基材と電子部品との間隔を規制し、加熱により形状変化しない複数の導電性の固体スペーサが埋設された半導体装置が開示されている（例えば、特許文献２）。さらに、半導体素子の外周部にボンディングワイヤ線を配置した半導体装置が開示されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３８２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２８４３３号公報
【特許文献３】特開２００９−１７０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置においては、スペーサが、絶縁性の樹脂であるため、はんだとの濡れ性はそれほど高くなく、き裂の起点となりうる場合があった。また、特許文献２に記載の半導体装置においては、固体スペーサの配置の仕方によっては、はんだの溶融時に、はんだの濡れ広がりを妨げる、または、気泡の抜けを妨げるため、接合不良が発生する場合があった。さらに、特許文献３に記載の半導体装置においては、ボンディングワイヤ線により、半導体素子の接合位置精度を向上することができるが、はんだ（接合部）の濡れ広がりを調整する機能はなく、はんだ接合不良が生じる場合があった。このため、従来の半導体装置では、接合不良の改善が十分ではなく、半導体装置の信頼性が劣化する問題点があった。【０００７】
本開示は、上述のような問題を解決するためになされたもので、保持部を用いて半導体装置における接合部の上下に配置される部材間の接合不良を改善することで、信頼性を向上させた半導体装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る半導体装置は、表面に電極を有する半導体素子と、上面と下面とに金属層
を有し、半導体素子が上面側の金属層の上面に第一接合部で接合された絶縁基板と、絶縁
基板が上面に第二接合部で接合されたベース板と、第一接合部と第二接合部との少なくと
もいずれか一方に埋設され、第一接合部内に埋設された場合は半導体素子の角部の外周側
面と接し、半導体素子の角部の対角方向で内側と外側とに配置され、第二接合部内に埋設
された場合は絶縁基板の下面側記金属層の角部の外周側面と接し、絶縁基板の下面側の金
属層の角部の対角方向で内側と外側とに配置される保持部と、を備えた、半導体装置であ
る。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、接合部の角部の内側と外側とに保持部を設けたので、接合部の上下に配置された部材間の接合性の向上が可能となり、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２】実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３】実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図４】実施の形態１における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。
【図５】実施の形態１における半導体装置の接合部を示す断面構造模式図である。
【図６】実施の形態１における半導体装置の接合部を示す断面構造模式図である。
【図７】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。
【図８】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。
【図９】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す平面構造模式図である。
【図１０】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。
【図１１】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。
【図１２】実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す平面構造模式図である。
【図１３】実施の形態１における半導体装置の他の保持部を示す平面構造模式図である。
【図１４】実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１５】実施の形態２における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図１６】実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１７】実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１８】実施の形態２における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。
【図１９】実施の形態３における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２０】実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図２１】実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図２２】実施の形態３における半導体装置の保持部を示す断面構造模式図である。
【図２３】実施の形態４における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２４】実施の形態４における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図２５】実施の形態４における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図２６】実施の形態４における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。
【図２７】実施の形態５における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
はじめに、本開示の半導体装置の全体構成について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。図２は、実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。図３は、実施の形態１における半導体装置を示す他の断面構造模式図である。図４は、実施の形態１における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。図２は、図１の一点鎖線ＡＡにおける断面構造模式図である。図３は、図１の一点鎖線ＢＢにおける断面構造模式図である。図４は、第一接合部８を透過して、第一保持部６の配置を上面側から見た平面構造模式図である。
【００１３】
図において、半導体装置１００は、ベース板１と、絶縁基板２と、接合部である第一接合部８と、接合部である第二接合部３と、保持部である第一保持部６と、半導体素子７と、配線部であるボンディングワイヤ９と、封止部１０と、電極端子１２と、を備えている。
【００１４】
図において、半導体装置１００は、ベース板１の上面と絶縁基板２の下面とを第二接合部３を用いて接合している。絶縁基板２の上面と半導体素子７の裏面（下面）とを第一接合部８を用いて接合している。半導体素子７の裏面と絶縁基板２の上面とを接合する第一接合部８には、半導体素子７の角部の対角方向へ向いて内側と外側に配置された第一保持部６が埋設されている。絶縁基板２と絶縁基板２の上面に接合された半導体素子７とは、封止部１０内に封止されている。
【００１５】
図１において、封止部１０は、点線にて表示し、封止部１０に封止されている部材の位置関係がわかるようにしている。半導体装置１００の最外周は、ベース板１の周縁部である。ベース板１の周縁部よりも内側には、封止部１０が配置されている。封止部１０の外縁よりも内側には、絶縁基板２の絶縁層２２が配置されている。絶縁基板２の絶縁層２２の外縁よりも内側には、絶縁基板２の上面側の金属層２１が配置されている。絶縁基板２の上面側の金属層２１の外縁よりも内側には、電極１３が表面に形成された半導体素子７が配置されている。半導体素子７の裏面側の角部（四隅）には、第一接合部８が角部からはみ出して配置されている。電極端子１２は、絶縁基板２を跨いで配置され、封止部１０から突出（露出）している。
【００１６】
図２は、半導体素子７の対面方向の断面構造模式図である。図２において、ベース板１の上面と絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面とを第二接合部３を用いて接合している。絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面と半導体素子７の裏面とを第一接合部８を用いて接合している。ボンディングワイヤ９は、半導体素子７の表面（上面）の電極１３と電極端子１２（右側）とを電気的に接続している。また、ボンディングワイヤ９は、絶縁基板２の上面側の金属層２１の所定の位置と電極端子１２（左側）とを電気的に接続している。封止部１０は、絶縁基板２の下面側の金属層２３と接合していない（露出した）ベース板１の上面と接して、絶縁基板２と絶縁基板２の上面に接合された半導体素子７とを封止している。電極端子１２は、絶縁基板２の上部で、一端側が封止部１０内に配置され、他端が封止部１０の側面から露出（突出）して配置される。
【００１７】
図３は、半導体素子７の対角方向の断面構造模式図である。図３において、半導体素子７の角部には、対角方向に対して（向かって）第一保持部６が配置されている。第一接合部８内に埋設される保持部６が、第一保持部６である。第一保持部６は、半導体素子７の外周部よりも内側に配置される第一内部保持部６１と、半導体素子７の外周部よりも外側に配置される第一外部保持部６２とを有している。第一保持部６は、半導体素子７の角部の内側から外側に配置され、第一接合部８の中に埋設されている。
【００１８】
図４は、第一接合部８の内部を透過して上面視した図である。図４において、絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面には、第一接合部８が配置されている。第一接合部８は、半導体素子７の裏面と接合し、半導体素子７の外形よりも外側にはみ出した（突出した）第一接合部８のフィレット部８１を有している。第一接合部８の角部（半導体素子７の角部と同等）には、半導体素子７の投影面の内側から外側の間に第一保持部６が第一接合部８の中に埋設されて配置されている。第一保持部６は、半導体素子７の投影面よりも内側には、第一内部保持部６１が配置され、第一接合部８のフィレット部８１には、第一外部保持部６２が配置されている。なお、図４に示すように、第一接合部８の角部とは、領域として、第一接合部８の角部頂点（辺の交点）から各辺の長さ（ａまたはｂ）の０.２５倍（１/４）の範囲までをいい、第一保持部６は、この範囲内に配置されていればよい。第一内部保持部６１の一端は、半導体素子７の角部よりも内側に配置され、第一内部保持部６１の他端は、第一内部保持部６１の一端よりも半導体素子７の角部側に配置される。
【００１９】
ベース板１は、板状であり、半導体装置１００の底面部（底板）である。ベース板１は、半導体装置１００内部で発生した熱を半導体装置１００の外部へ放熱する放熱部材として機能する。ベース板１は、ベース板１の上面が絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面と、第二接合部３を介して（用いて）接合されている。ベース板１の材料としては、銅合金またはアルミニウム合金などを用いることができる。ベース板１の第二接合部３との接合領域の外側には、封止部１０の下面が接している。
【００２０】
絶縁基板２は、上面層と中間層と下面層とを有している。絶縁基板２の下面側の金属層２３は、ベース板１の上面に対向している。絶縁基板２は、中間層として絶縁層２２、上面層として絶縁層２２の上面側に金属層２１と、下面層として絶縁層２２の下面側に金属層２３と、を有している。絶縁層２２の下面側の金属層２３は、第二接合部３によりベース板１の上面と接合されている。絶縁基板２は板状であり、板状の絶縁基板２を平面（上面）方向から見た場合において、絶縁層２２の上面側の金属層２１の大きさは、絶縁層２２の大きさよりも小さくなっている。絶縁層２２の下面側の金属層２３の大きさは、絶縁層２２の大きさよりも小さくなっている。絶縁層２２の端部は、絶縁層２２の上面側の金属層２１および絶縁層２２の下面側の金属層２３の端部よりも外側へ突出している。この構成は、絶縁層２２を挟んで、絶縁層２２の上面側の金属層２１が、絶縁層２２の下面側の金属層２３およびベース板１との間で沿面放電を抑制（沿面距離を確保）するためである。
【００２１】
また、絶縁層２２の上面側の金属層２１は、目的に応じて複数に分割され、回路パターンを形成してもよい。絶縁基板２の絶縁層２２の材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などを用いることができる。絶縁基板２の上面側の金属層２１および下面側の金属層２３の材料としては、銅合金やアルミニウム合金などを用いることができる。絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面には、半導体素子７が第一接合部８で接合されている。なお、絶縁基板２の上面側は、絶縁層２２の上面側、絶縁基板２の下面側は、絶縁層２２の下面側と同義である。
【００２２】
第二接合部３は、ベース板１の上面と絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面とを接合するための接合部材である。第二接合部３の材料としては、はんだが用いられ、必要に応じて焼結銀、焼結銅などを用いてもよい。ベース板１の中央領域には、絶縁基板２が接合される。
【００２３】
第一接合部８は、絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面と半導体素子７の裏面とを接合するための接合材である。第一接合部８の材料としては、第二接合部３と同様に、はんだ、焼結銀または焼結銅などを用いることができる。
【００２４】
配線部９は、絶縁基板２の上面側の金属層２１の所定の位置と電極端子１２とを電気的に接続している。また、配線部９は、半導体素子７の表面の電極１３と電極端子１２とを電気的に接合している。さらに、複数の半導体素子７を用いている場合では、複数の半導体素子７間を電気的に接続する。配線部９としては、アルミニウム合金製ワイヤ、銅合金製ワイヤ、金製ワイヤ、銅合金製リード、アルミニウム合金製リボンまたは銅合金製リボンなどを用いることができる。表面のみニッケル、金、銀、すずなどのめっき処理がされたワイヤ、リード、リボンなどを用いてもよい。
【００２５】
半導体素子７は、半導体素子７の表面に電極１３が配置されている。半導体素子７は、絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面に接合部である第一接合部８を介して接合されている。半導体素子７は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力用半導体素子などを用いることができる。また、半導体素子７の材料としては、珪素（Ｓｉ：Ｓｉｌｉｃｏｎ）や炭化珪素（ＳｉＣ：Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｂｉｄｅ）などを用いることができる。
【００２６】
第一保持部６は、第一接合部８内に埋設され、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置される、言い換えると、第一接合部８内に埋設され、半導体素子７の下面側で半導体素子７の角部の内側と外側とに設置される。
【００２７】
第一保持部６は、半導体素子７の下面側で半導体素子７の角部の内側と外側とに設置されるが、一体で形成されていてもよい。また、第一保持部６は、半導体素子７の下面側で半導体素子７の角部の内側と外側とに設置されるが、半導体素子７の内側と外側とを別体で形成されていてもよい。
【００２８】
第一保持部６は、半導体素子７を半導体素子７の下面側から支持する。第一接合部８内に配置される第一保持部６は、第一接合部８の厚みの設計値からのずれを低減する。第一保持部６は、第一接合部８の厚みのばらつきを低減するので、半導体素子７の傾きを低減する。第一保持部６は、第一接合部８の厚みのばらつきを低減するので、半導体素子７からの放熱性が改善される。第一保持部６は、半導体素子７の接合位置のずれを低減する。
【００２９】
第一保持部６は、半導体素子７の裏面の角部まで確実に第一接合部８が接合される（濡れ広がる）ように第一接合部８を誘導するためのものである。第一保持部６は、第一接合部８の内側と外側に配置（半導体素子７の外形（外縁）の内側と外側に配置）されていている。第一接合部８の上面は、半導体素子７の裏面に接触(接合)している。第一接合部８の下面は、絶縁基板２の上面側の金属層２１に接触（接合）している。半導体素子７の外形より内側に存在する部分である第一内部保持部６１の高さは、半導体素子７の外形よりも外側に存在する部分である第一外部保持部６２の高さに比べて低い。これにより、半導体素子７と絶縁基板２との接合時の半導体素子７の接合位置のずれを低減することができる。
【００３０】
また、第一保持部６の形状としては、ボンディングワイヤを用いたワイヤ形状、金属部材を用いたブロック形状が考えられる。後述するように、図５から図８に示すとおり、ワイヤ形状であれば配線部９を半導体素子７へ接合する装置と同じ装置で接合（形成）することができる。第一保持部６の材質としては、第一接合部８と濡れ性のよい物質、例えば、アルミニウム合金、銅合金、金、すずを用いることができる。また、第一保持部６の表面を第一接合部８と濡れ性のよい材質やめっき処理されたものを用いてもよい。このような構成とすることで、第一保持部６は、第一接合部８との接触界面で合金層を形成する。
【００３１】
絶縁基板２の上面側の金属層２１と半導体素子７とは電流が流れる部位（部材）であるため、第一保持部６の設置個所は、絶縁基板２の上面側の金属層２１と半導体素子７との間の絶縁距離が保たれるように配置される。例えば、第一保持部６の最も高い部分が半導体素子７の表面の位置よりも低くなるように設定される。
【００３２】
図５は、実施の形態１における半導体装置の接合部を示す断面構造模式図である。図６は、実施の形態１における半導体装置の接合部を示す断面構造模式図である。図７は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。図８は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。図９は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す平面構造模式図である。図１０は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。図１１は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す断面構造模式図である。図１２は、実施の形態１における半導体装置の他の接合部を示す平面構造模式図である。図５、図７、図９は第一接合部８の接合前の断面構造図である。図６、図８、図１０は、第一接合部８の接合後の断面構造図である。
【００３３】
図５、図６、図７、図８は、第一保持部６としてボンディングワイヤを用いた場合である。図５、図６においては、第一内部保持部６１は、半導体素子７の外周に対応する領域までは絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面上に接するように平坦部を形成して配置する。第一外部保持部６２は、半導体素子７の外周よりも外側の領域でループ部を形成して金属層２１の上面にボンディングすることで形成して配置している（図５参照）。第一内部保持部６１の平坦部上に第一接合部８と半導体素子７とを重ねて配置する。第一接合部８と半導体素子７とを第一保持部６の第一内部保持部６１上に配置後、熱処理を行うことで第一接合部８を溶融して、絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面と半導体素子７の下面とを接合する（図６参照）。第一外部保持部６２のループ部の高さは、第一接合部８で半導体素子７を接合後に、半導体素子７の外周側面と接する高さである。第一外部保持部６２のループ部が、半導体素子７の外周側面と接して配置されることで、第一接合部８での半導体素子７の接合時の半導体素子７の位置決めを行うことができる。
【００３４】
また、第一内部保持部６１の直径（高さ）によって、第一接合部８の厚さを調整、制御することができる。さらに、第一保持部６を半導体素子７の角部で、半導体素子７の外形よりも内側から外側に亘って配置することで、第一接合部８での接合形成時に、第一接合部８が第一保持部６に沿って半導体素子７の外形の内側から外側へ濡れ広がることで、第一外部保持部６２の周囲に第一接合部８のフィレット部が形成される（図６参照）。半導体素子７の角部の側面にフィレット部８１が形成されたことで、半導体素子７の角部での応力緩和ができ、半導体装置１００の信頼性を向上することができる。
【００３５】
図７、図８においては、第一内部保持部６１は、半導体素子７の外周に対応する領域までは絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面上に接するようにループ部を形成して配置し、第一外部保持部６２は、半導体素子７の外周よりも外側の上面側の金属層２１の上面上の領域でループ部を形成して金属層２１の上面にボンディングすることで形成している。図５、図６に示した第一保持部６とは、第一内部保持部６１の形状が異なる。例えば、第一接合部８の厚みを第一内部保持部６１の直径よりも厚くしたい場合、あるいは、第一内部保持部６１として、直径の小さいボンディングワイヤを用いて形成する場合に適用できる。このような構成においても、図５、図６の場合と同様に第一保持部６の厚み規定、半導体素子７の支持および位置決めを行うことができる。
【００３６】
図９、図１０においては、第一保持部６として、ブロック形状の部材を用いた場合である。ブロック形状の第一保持部６を用いて、例えば、第一保持部６を切り欠きくことで、第一内部保持部６１形成して半導体素子７の外形の角部へ配置して、第一保持部６の厚み規定、半導体素子７の支持および位置決めを行うことができる。
【００３７】
図１１、図１２においては、第一保持部６としては、図６、図８に示した形状のものを用いているが、図１１、図１２に示すように、第一外部保持部６２のループ部の一部が露出した形状においても同様の第一保持部６の厚みの規定、半導体素子７の支持および位置決めを行うことができる。図５から図１２においては、第一保持部６は、第一内部保持部６１と第一外部保持部６２とが半導体素子７の角部の内側から外側までの間で連続して形成されている。なお、第一内部保持部６１と第一外部保持部６２とが連続しておらず、別体として配置された場合においても、連続して一体的に配置された場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図１３は、実施の形態１における半導体装置の他の保持部を示す平面構造模式図である。図において、半導体素子７の角部における第一保持部６の数が複数配置されている。このように、第一保持部６を半導体素子７の角部に複数配置することで、半導体素子７の角部頂点を複数の第一保持部６で挟むので、角部に１本の第一保持部６を配置した場合に比べて、半導体素子７の位置決めをより正確に行うこと（接合位置精度の向上）が可能となる。また、半導体素子７を安定して支持することができる。さらに、第一接合部８のフィレット部８１は、応力緩和のために十分な領域を確保することができる。なお、図１３に示すように、図４に示した場合等同様に、第一接合部８の角部とは、領域として、第一接合部８の角部頂点（辺の交点）から各辺の長さ（ａまたはｂ）の０.２５倍（１/４）の範囲までをいい、第一保持部６は、この範囲内に配置されていればよい。第一内部保持部６１の一端は、半導体素子７の角部よりも内側に配置され、第一内部保持部６１の他端は、第一内部保持部６１の一端よりも半導体素子７の角部側に配置される。
【００３９】
次に、上述のように構成された本実施の形態１の半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００４０】
はじめに、半導体装置１００の底面部となるベース板１を準備する（ベース板準備工程）。
【００４１】
次に、表面に電極１３を有する半導体素子７を準備する（半導体素子準備工程）。
【００４２】
次に、上面に金属層２１と下面とに金属層２３とを有する絶縁基板２を準備する（絶縁基板準備工程）。絶縁層２２と上面側の金属層２１、下面側の金属層２３との接合は、ロウ付けなどにより行う。上面側の金属層２１には、電気回路が形成されるため、パターン形状が異なることがよくある。このような場合、上面側の金属層２１、下面側の金属層２３の大きさ、厚みを調整することで、絶縁層２２の上下（おもて裏）面間で熱応力の発生を抑えるようにしてもよい。
【００４３】
次にベース板１の上面に絶縁基板２を第二接合部３で接合する（絶縁基板接合工程）。
【００４４】
次に、絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面に第一保持部６に設置する（保持部設置工程）。第一保持部６がワイヤ、リボン、リードの場合、例えば超音波接合法で金属層２１の上面に接合する。第一保持部６の配置位置としては、第一保持部６の役割として、半導体素子７の位置決め機能を有していることから、半導体素子７が配置される予定の位置に配置される。
【００４５】
次に、第一保持部６を第一接合部８と第二接合部３との少なくともいずれか一方に埋設し、第一保持部６が第一接合部８内に埋設される場合は半導体素子７の角部の対角方向で内側と外側とに配置し、第一保持部６が第二接合部３内に埋設される場合は絶縁基板２の下面の金属層２３の角部の対角方向で内側と外側とに配置する（保持部配置工程）。
【００４６】
次に、半導体素子７と絶縁基板２の上面側の金属層２１とを配線部９を用いて電気的に接続する（配線部形成工程）。配線部９がボンディングワイヤ、リボン、リードの場合、超音波接合法で接合できる。なお、第一保持部６もボンディングワイヤ、リボン、リードの場合、配線部９の接合装置と同じ装置で接合できる場合がある。
【００４７】
次に、絶縁基板２と半導体素子７とを封止部１０で封止する（封止工程）。
【００４８】
以上の主要な製造工程を経ることで、図１に示す半導体装置１００が製造できる。
【００４９】
なお、保持部６（第二保持部６）を第二接合部３内に埋設する場合は、ベース板１の上面に保持部６（第二保持部６）を設置後、第二接合部３を用いてベース板１と絶縁基板２とを接合する絶縁基板接合工程を実施すればよい。
【００５０】
図１４は、実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。図１４において、半導体装置１０１は、ベース板１と、絶縁基板２と、接合部である第一接合部８と、接合部である第二接合部３と、ケース部４と、保持部である第一保持部６と、半導体素子７と、配線部であるボンディングワイヤ９と、封止部１０と、電極端子１２と、を備えている。このように、ケース部４を備えた半導体装置１０１においても、第一保持部６を備えたことにより、半導体装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、半導体装置１００の製造方法において、ケース部４をベース板１の上面に配置するケース部配置工程を実施することで、半導体装置１０１を製造することができる。
【００５２】
以上のように構成された半導体装置１００，１０１においては、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、第一接合部８の厚みの設計値からのずれを低減し、接合不良を改善し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、半導体素子７の接合位置のずれを低減することができる。
【００５４】
さらに、第一接合部８の厚みを第一保持部６の第一接合部８の内側に存在する部分の高さは、第一接合部８の外側に存在する部分の高さに比べて低い。これによって、半導体素子７の接合位置のずれを低減することができる。
【００５５】
また、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、半導体素子７の裏面の角部まで確実に第一接合部８が接合される（濡れ広がる）ことで、接合不良を改善することができる。
【００５６】
さらに、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、第一接合部８が第一保持部６で濡れ広がることで、半導体素子７の角部の側面にフィレットが形成され、半導体素子７の角部での応力を低減することができる。
【００５７】
また、第一保持部６として、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８と濡れ性のよい材料を用いたので、接合状態が改善され、半導体素子７からの放熱性が改善できる。
【００５８】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１で用いた第一保持部６に加えて第三保持部６３を半導体素子７の表面の電極１３（と配線部９との接合部）に対応する半導体素子７の裏面の位置にも配置した点で異なる。このように、半導体素子７の表面の電極１３に対応する半導体素子７の裏面にも第三保持部６３を配置したので、半導体素子７で発生した熱を第三保持部６３を通じて拡散することができる。その結果、半導体素子７からの放熱性の向上が可能となり、半導体装置２００の信頼性を向上することができる。なお、その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５９】
図１５は、実施の形態２における半導体装置を示す平面構造模式図である。図１６は、実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。図１７は、実施の形態２における半導体装置を示す他の断面構造模式図である。図１８は、実施の形態２における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。図１６は、図１の一点鎖線ＣＣにおける断面構造模式図である。図１７は、図１の一点鎖線ＤＤにおける断面構造模式図である。図１８は、第二接合部３を透過して、第一保持部６および第三保持部６３の配置を上面から見た平面構造模式図である。
【００６０】
図において、半導体装置２００は、ベース板１と、絶縁基板２と、接合部である第一接合部８と、接合部である第二接合部３と、保持部である第一保持部６と、保持部である第三保持部６３と、半導体素子７と、配線部であるボンディングワイヤ９と、封止部１０と、電極端子１２と、を備えている。
【００６１】
図１５において、第三保持部６３は、点線にて示している。半導体素子７の表面の電極１３の外形よりも内側に第三保持部６３が配置されている。第三保持部６３は、半導体素子７の表面の電極１３の配置位置に対応する半導体素子７の裏面の位置に配置される。特に、半導体素子７の表面の電極１３のボンディングワイヤ９が接合された箇所を含んだ半導体素子７の裏面の対応する位置に配置される。このように配置することで、半導体装置１００（半導体素子７）の動作時に発生する熱を発熱箇所から効率的に放熱することができる。
【００６２】
図１６、図１７において、第三保持部６３の厚さ（高さ）は、第一内部保持部の厚さ（高さ）と同等の厚さである。半導体素子７は、第一内部保持部６１と第三保持部６３とで支持（保持）される。
【００６３】
図１８において、第一内部保持部６１の一端は、半導体素子７の角部よりも内側に配置され、第一内部保持部６１の他端は、第一内部保持部６１の一端よりも半導体素子７の角部側に配置される。第三保持部６３は、半導体素子７の角部（四隅）に配置された第一内部保持部６１の一端よりも半導体素子７の中央部寄りに配置されている。
【００６４】
なお、第一保持部６としては、実施の形態１で用いたいずれの形態でも同様に適用できる。
【００６５】
以上のように構成された半導体装置２００においては、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、第一接合部８の厚みの設計値からのずれを低減し、接合不良を改善し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、半導体素子７の接合位置のずれを低減することができる。
【００６７】
さらに、第一接合部８の厚みを第一保持部６の第一接合部８の内側に存在する部分の高さは、第一接合部８の外側に存在する部分の高さに比べて低い。これによって、半導体素子７の接合位置のずれを低減することができる。
【００６８】
また、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、半導体素子７の裏面の角部まで確実に第一接合部８が接合される（濡れ広がる）ことで、接合不良を改善することができる。
【００６９】
さらに、第一保持部６を、第一接合部８内に埋設し、第一接合部８の角部の内側と外側とに設置したので、第一接合部８が保持部６で濡れ広がることで、半導体素子７の角部の側面にフィレットが形成され、半導体素子７の角部での応力を低減することができる。
【００７０】
また、第一保持部６として、第一接合部８と濡れ性のよい材料を用いたので、接合状態が改善され、半導体素子７からの放熱性が改善できる。
【００７１】
さらに、第三保持部６３を、半導体素子７の表面の電極１３に対応する半導体素子７の裏面側に配置したので、半導体素子７での発熱を効率よく放熱でき、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００７２】
実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施の形態１で用いた第一保持部６を第二保持部６として第二接合部３内に埋設し、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の内側から外側に配置した点で異なる。このように、第二保持部６を第二接合部３内に埋設し、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の内側から外側に配置したので、絶縁基板２のベース板１への接合時の接合不良を低減することができる。その結果、絶縁基板２からの放熱性の向上が可能となり、半導体装置３００の信頼性を向上することができる。なお、その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００７３】
図１９は、実施の形態３における半導体装置を示す平面構造模式図である。図２０は、実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。図２１は、実施の形態３における半導体装置を示す他の断面構造模式図である。図２２は、実施の形態３における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。図２０は、図１の一点鎖線ＥＥにおける断面構造模式図である。図２１は、図１の一点鎖線ＦＦにおける断面構造模式図である。図２２は、第二接合部３を透過して、第二保持部６の配置を上面から見た平面構造模式図である。
【００７４】
図において、半導体装置３００は、ベース板１と、絶縁基板２と、接合部である第一接合部８と、接合部である第二接合部３と、保持部である第二保持部６と、半導体素子７と、配線部であるボンディングワイヤ９と、封止部１０と、電極端子１２と、を備えている。
【００７５】
図において、半導体装置３００は、ベース板１の上面と絶縁基板２の下面とを第二接合部３を用いて接合している。絶縁基板２の上面と半導体素子７の裏面とを第一接合部８を用いて接合している。絶縁基板２の下面側の金属層２３とベース板１の上面とを接合する第二接合部３には、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の対角方向へ向いて内側と外側に配置された第二保持部６が埋設されている。絶縁基板２と絶縁基板２の上面に接合された半導体素子７とは、封止部１０内に封止されている。
【００７６】
図１９において、封止部１０は、点線にて表示し、封止部１０に封止されている部材の位置関係がわかるようにしている。半導体装置３００の最外周は、ベース板１の周縁部である。ベース板１の周縁部よりも内側には、封止部１０が配置されている。封止部１０の外縁よりも内側には、絶縁基板２の絶縁層２２が配置されている。絶縁基板２の絶縁層２２の外縁よりも内側には、絶縁基板２の上面側の金属層２１が配置されている。絶縁基板２の上面側の金属層２１の外縁よりも内側には、電極１３が上面に形成された半導体素子７が配置されている。絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部（四隅）には、第二接合部３が角部からはみ出して配置されている。電極端子１２は、絶縁基板２を跨いで配置され、封止部１０から突出（露出）している。
【００７７】
図２０は、絶縁基板２（半導体素子７）の対面方向の断面構造模式図である。図２０において、ベース板１の上面と絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面とを第二接合部３を用いて接合している。絶縁基板２の上面側の金属層２１の上面と半導体素子７の裏面とを第一接合部８を用いて接合している。ボンディングワイヤ９は、半導体素子７の表面の電極１３と電極端子１２とを電気的に接続している。また、ボンディングワイヤ９は、絶縁基板２の上面側の金属層２１の所定の位置と電極端子１２とを電気的に接続している。封止部１０は、絶縁基板２の下側の金属層２３と接合していない（露出した）ベース板１の上面と接して、絶縁基板２と絶縁基板２の上面に接合された半導体素子７とを封止している。電極端子１２は、絶縁基板２の上部で、一端側が封止部１０内に配置され、他端が封止部１０の側面から露出（突出）して配置される。
【００７８】
図２１は、絶縁基板２（半導体素子７）の対角方向の断面構造模式図である。図２１において、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部には、対角方向に対して（向かって）第二保持部６が配置されている。第二接合部３内に埋設される保持部６が、第二保持部６である。第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外周部よりも内側に配置される第二内部保持部６４と、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外周部よりも外側に配置される第二外部保持部６５とを有している。第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の内側から外側に配置され、第二接合部３の中に埋設されている。第二外部保持部６５のループ部の高さは、第二接合部３で絶縁基板２を接合後に、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外周側面と接する高さである。第二外部保持部６５のループ部が、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外周側面と接して配置されることで、第二接合部３での絶縁基板２の接合時の絶縁基板２の位置決めを行うことができる。図２１、図２２においては、第二保持部６は、第二内部保持部６４と第二外部保持部６５とが絶縁基板２の下側の金属層２３の角部の内側から外側までの間で連続して一体的に形成されている。なお、第二内部保持部６４と第二外部保持部６５とが連続しておらず、別体として配置された場合においても、連続して一体的に配置された場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００７９】
図２２は、第二接合部３の内部を透過して上面視した図である。図２２において、ベース板１の上面には、第二接合部３が配置されている。第二接合部３は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面と接合し、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外形(外縁)よりも外側にはみ出した（突出した）第二接合部３のフィレット部３１を有している。第二接合部３の角部（絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部と同等）には、絶縁基板２の下面側の金属層２３の投影面の内側から外側の間に第二保持部６が第二接合部３の中に埋設されて配置されている。第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の投影面よりも内側には、第二内部保持部６４が配置され、第二接合部３のフィレット部３１には、第二外部保持部６５が配置されている。なお、第二接合部３の角部とは、領域として、第二接合部３の角部頂点（辺の交点）から各辺の長さ（ａまたはｂ）の０.２５倍（１/４）の範囲までをいい、この範囲内に第二保持部６が配置されていればよい。第二内部保持部６４の一端は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部よりも内側に配置され、第二内部保持部６４の他端は、第二内部保持部６４の一端よりも絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部側に配置される。なお、図１３のように第二保持部６を複数配置しても同様の効果が得られる。
【００８０】
第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面の角部まで確実に第二接合部３が接合される（濡れ広がる）ように第二接合部３を誘導するためのものである。第二保持部６は、第二接合部３の内側と外側に配置（絶縁基板２の下面側の金属層２３の外形の内側と外側に配置）されていている。第二接合部３の上面は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面に接触(接合)している。第二接合部３の下面は、ベース板１の上面に接触（接合）している。絶縁基板２の下面側の金属層２３の外形より内側に存在する部分である第二内部保持部６４の高さは、絶縁基板２の下面側の金属層２３の外形よりも外側に存在する部分である第二外部保持部６５の高さに比べて低い。これにより、絶縁基板２の下面側の金属層２３とベース板１との接合時の絶縁基板２（絶縁基板２の下面側の金属層２３）の接合位置のずれを低減することができる。
【００８１】
第二保持部６は、第二接合部３と濡れ性のよい材料で構成されている。このため、第二保持部６は、第二接合部３との接触界面で合金層を形成する。
【００８２】
実施の形態１の図５から図１２に示した構成を、本実施の形態３においても適用することができ、絶縁基板２の上面側の金属層２１と半導体素子７の裏面とを第一接合部８で接合した場合の効果は、絶縁基板２の下面側の金属層２３とベース板１の上面とを第二接合部３で接合した場合においても同様の効果を得ることができる。
【００８３】
第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の内側と外側とに設置されるが、一体で形成されていてもよい。また、第二保持部６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の内側と外側とに設置されるが、半導体素子７の内側と外側とを別体で形成されていてもよい。
【００８４】
以上のように構成された半導体装置３００においては、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、第二接合部３の厚みの設計値からのずれを低減し、接合不良を改善し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
また、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、絶縁基板２の接合位置のずれを低減することができる。
【００８６】
さらに、第二接合部３の厚みを第二保持部６の第二接合部３の内側に存在する部分の高さは、第二接合部３の外側に存在する部分の高さに比べて低い。これによって、絶縁基板２の接合位置のずれを低減することができる。
【００８７】
また、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、絶縁基板２の下面側の金属層２３の裏面の角部まで確実に第二接合部３が接合される（濡れ広がる）ことで、接合不良を改善することができる。
【００８８】
さらに、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、第二接合部３が第二保持部６で濡れ広がることで、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の側面にフィレットが形成され、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部での応力を低減することができる。
【００８９】
また、第二保持部６として、第二接合部３と濡れ性のよい材料を用いたので、接合状態が改善され、半導体素子７からの放熱性が改善できる。
【００９０】
実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態３で用いた第二保持部６に加えて第四保持部６６を半導体素子７の表面の電極１３（と配線部９との接合部）に対応する絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面の位置にも配置した点で異なる。このように、半導体素子７の表面の電極１３に対応する絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面にも第四保持部６６を配置したので、半導体素子７で発生した熱を第四保持部６６を通じて拡散することができる。その結果、半導体素子７からの放熱性の向上が可能となり、半導体装置４００の信頼性を向上することができる。なお、その他の点については、実施の形態２、実施の形態３と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００９１】
図２３は、実施の形態４における半導体装置を示す平面構造模式図である。図２４は、実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。図２５は、実施の形態３における半導体装置を示す他の断面構造模式図である。図２６は、実施の形態４における半導体装置の保持部を示す平面構造模式図である。図２４は、図２３の一点鎖線ＧＧにおける断面構造模式図である。図２５は、図２３の一点鎖線ＨＨにおける断面構造模式図である。図２６は、第二接合部３を透過して、第二保持部６および第四保持部６６の配置を上面から見た平面構造模式図である。
【００９２】
図において、半導体装置４００は、ベース板１と、絶縁基板２と、接合部である第一接合部８と、接合部である第二接合部３と、保持部である第二保持部６と、保持部である第四保持部６６と、半導体素子７と、配線部であるボンディングワイヤ９と、封止部１０と、電極端子１２と、を備えている。
【００９３】
図２３において、第四保持部６６は、点線にて示している。半導体素子７の表面の電極１３の外形よりも内側に第四保持部６６が配置されている。第四保持部６６は、半導体素子７の表面の電極１３の配置位置に対応する絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面の位置に配置される。特に、半導体素子７の表面の電極１３のボンディングワイヤ９が接合された箇所を含んだ絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面の対応する位置に配置される。このように配置することで、半導体装置１００（半導体素子７）の動作時に発生する熱を発熱箇所から効率的に放熱することができる
【００９４】
図２４、図２５において、第四保持部６６の厚さ（高さ）は、第二内部保持部６４の厚さ（高さ）と同等の厚さである。絶縁基板２は、第二内部保持部６４と第四保持部６６とで支持（保持）される。
【００９５】
図２６において、第二内部保持部６４の一端は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部よりも内側に配置され、第二内部保持部６４の他端は、第二内部保持部６４の一端よりも絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部側に配置される。第四保持部６６は、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部（四隅）に配置された第二内部保持部６４の一端よりも絶縁基板２の下面側の金属層２３の中央部寄りに配置されている。
【００９６】
第二保持部６としては、実施の形態１で用いた第一保持部６のいずれの形態でも同様に適用できる。
【００９７】
以上のように構成された半導体装置４００においては、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、第二接合部３の厚みの設計値からのずれを低減し、接合不良を改善し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００９８】
また、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、絶縁基板２の下面側の金属層２３の接合位置のずれを低減することができる。
【００９９】
さらに、第二接合部３の厚みを第二保持部６の第二接合部３内側に存在する部分の高さは、第二接合部３の外側に存在する部分の高さに比べて低い。これによって、絶縁基板２の下面側の金属層２３の接合位置のずれを低減することができる。
【０１００】
また、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面の角部まで確実に第二接合部３が接合される（濡れ広がる）ことで、接合不良を改善することができる。
【０１０１】
さらに、第二保持部６を、第二接合部３内に埋設し、第二接合部３の角部の内側と外側とに設置したので、第二接合部３が保持部６で濡れ広がることで、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部の側面にフィレットが形成され、絶縁基板２の下面側の金属層２３の角部での応力を低減することができる。
【０１０２】
また、第二保持部６として、第二接合部３と濡れ性のよい材料を用いたので、接合状態が改善され、半導体素子７からの放熱性が改善できる。
【０１０３】
さらに、第四保持部６６を、半導体素子７の表面の電極１３に対応する絶縁基板２の下面側の金属層２３の下面側に配置したので、半導体素子７での発熱を効率よく放熱でき、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【０１０４】
実施の形態５．
本実施の形態５は、上述した実施の形態１から４にかかる半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本開示は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態５として、三相のインバータに本開示を適用した場合について説明する。
【０１０５】
図２７は、本開示の実施の形態５における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【０１０６】
図２７に示す電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、負荷３０００を備えている。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は種々のもので構成することができ、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路、ＡＣ／ＤＣコンバータなどで構成することとしてもよい。また、電源１０００を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
【０１０７】
電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００との間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図２７に示すように、電源１０００から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２００１と、主変換回路２００１を制御する制御信号を主変換回路２００１に出力する制御回路２００３とを備えている。
【０１０８】
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、空調機器向けの電動機等として用いられる。
【０１０９】
以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２００１は、半導体装置２００２に内蔵されたスイッチング素子と還流ダイオードとを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２００１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路２００１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列に接続された６つの還流ダイオードとから構成することができる。主変換回路２００１は、各スイッチング素子、各還流ダイオードなどを内蔵する上述した実施の形態１から５のいずれかに相当する半導体装置２００２によって構成される。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２００１の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
【０１１０】
また、主変換回路２００１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えている。駆動回路は半導体装置２００２に内蔵されていてもよいし、半導体装置２００２とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２００１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２００１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２００３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
【０１１１】
制御回路２００３は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２００１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２００１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２００１を制御することができる。また、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を出力し、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号を出力されるように、主変換回路２００１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。
【０１１２】
以上のように構成された本実施の形態５に係る電力変換装置においては、主変換回路２００１の半導体装置２００２として実施の形態１から４にかかる半導体装置を適用するため、信頼性向上を実現することができる。
【０１１３】
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本開示を適用する例を説明したが、本開示は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベル、マルチレベルの電力変換装置であってもよいし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本開示を適用してもよい。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータなどに本開示を適用することもできる。
【０１１４】
また、本開示を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器、非接触器給電システムの電源装置等として用いることもでき、さらには、太陽光発電システム、蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることもできる。
【０１１５】
特に、半導体素子７として、ＳｉＣを用いた場合、電力用半導体素子はその特徴を生かすために、Ｓｉの時と比較してより高温で動作させることになる。ＳｉＣデバイスを搭載する半導体装置においては、より高い信頼性が求められるため、高信頼の半導体装置を実現するという本開示のメリットはより効果的なものとなる。
【０１１６】
上述した実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。本開示の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、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及び範囲内でのすべての変更を含むものである。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより発明を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１  ベース板、２  絶縁基板、３  第二接合部、４  ケース部、６  第一保持部，第二保持部、７  半導体素子、８  第一接合部、９  配線部、１０  封止部、１２  電極端子、６１  第一内部保持部、６２  第一外部保持部、６３  第三保持部、６４  第二内部保持部、６５  第二外部保持部、６６  第四保持部、１００, １０１，２００，３００, ４００,２００２  半導体装置、１０００  電源、２０００  電力変換装置、２００１  主変換回路、２００３  制御回路、３０００  負荷。
【要約】
絶縁基板と半導体素子と、またはベース板と絶縁基板との接合部での接合不良を改善し、信頼性を向上させた半導体装置を得る。表面に電極（１３）を有する半導体素子（７）と、上面と下面とに金属層（２１，２３）を有し、半導体素子（７）が上面側の金属層（２１）の上面に第一接合部（８）で接合された絶縁基板（２）と、絶縁基板（２）が上面に第二接合部（３）で接合されたベース板（１）と、第一接合部（８）と第二接合部（３）との少なくともいずれか一方に埋設され、第一接合部（８）内に埋設された場合は半導体素子（７）の角部の対角方向で内側と外側とに配置され、第二接合部（３）内に埋設された場合は絶縁基板（２）の下面側の金属層（２３）の角部の対角方向で内側と外側とに配置される保持部（６）と、を備えた半導体装置である。【図１】
0006885522.tif 000002
【図２】
0006885522.tif 000003
【図３】
0006885522.tif 000004
【図４】
0006885522.tif 000005
【図５】
0006885522.tif 000006
【図６】
0006885522.tif 000007
【図７】
0006885522.tif 000008
【図８】
0006885522.tif 000009
【図９】
0006885522.tif 000010
【図１０】
0006885522.tif 000011
【図１１】
0006885522.tif 000012
【図１２】
0006885522.tif 000013
【図１３】
0006885522.tif 000014
【図１４】
0006885522.tif 000015
【図１５】
0006885522.tif 000016
【図１６】
0006885522.tif 000017
【図１７】
0006885522.tif 000018
【図１８】
0006885522.tif 000019
【図１９】
0006885522.tif 000020
【図２０】
0006885522.tif 000021
【図２１】
0006885522.tif 000022
【図２２】
0006885522.tif 000023
【図２３】
0006885522.tif 000024
【図２４】
0006885522.tif 000025
【図２５】
0006885522.tif 000026
【図２６】
0006885522.tif 000027
【図２７】
0006885522.tif 000028