(57)【要約】  本発明は、配線部材の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。本発明による半導体装置は、半導体素子（４）が設けられた基板（１）と、基板（１）の周縁に設けられた樹脂ケース（７）と、樹脂ケース（７）の壁面内に固定された第１固定部（９）に隣接して外部に露出した露出部（１１）と、第１固定部（９）から樹脂ケース（７）内に延在する部分に対し第１固定部（９）とは異なる箇所で樹脂ケース（７）の壁面内に固定された第２固定部（１０）とを有し、樹脂ケース（７）内において半導体素子（４）の基板（１）とは反対側の面上にはんだ（５）で接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状の配線部材（８）とを備え、配線部材（８）は、樹脂ケース（７）内において厚みが均一で平坦であり、かつ第２固定部（１０）の幅が露出部（１１）の幅よりも狭い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（４）が設けられた基板（１）と、
前記基板（１）の周縁に設けられた樹脂ケース（７）と、
前記樹脂ケース（７）の壁面内に固定された第１固定部（９）に隣接して外部に露出した露出部（１１）と、前記第１固定部（９）から前記樹脂ケース（７）内に延在する部分に対し前記第１固定部（９）とは異なる箇所で前記樹脂ケース（７）の壁面内に固定された第２固定部（１０）とを有し、前記樹脂ケース（７）内において前記半導体素子（４）の前記基板（１）とは反対側の面上にはんだ（５）で接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状の配線部材（８）と、
を備え、
前記配線部材（８）は、前記樹脂ケース（７）内において前記厚みが均一で平坦であり、かつ前記第２固定部（１０）の前記幅が前記露出部（１１）の前記幅よりも狭いことを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記第２固定部（１０）は、平面視において屈曲形状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２固定部（１０）は、前記第１固定部（９）が固定されている前記樹脂ケース（７）の壁面に隣接する壁面内に固定され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４】
半導体素子（４）が設けられた基板（１）と、
前記基板（１）の周縁に設けられ、一部が内側に突出した突起部（２１）を有する樹脂ケース（７）と、
前記樹脂ケース（７）の壁面内に固定された第１固定部（２３）に隣接して外部に露出した露出部（２５）と、前記第１固定部（２３）とは異なる箇所で前記突起部（２１）に固定された第２固定部（２４）とを有し、前記半導体素子（４）の前記基板（１）とは反対側の面上にはんだ（５）で接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状の配線部材（２２）と、
を備え、
前記配線部材（２２）は、前記樹脂ケース（７）内において前記厚みが均一で平坦であることを特徴とする、半導体装置。
【請求項５】
前記突起部（２１）は、平面視において屈曲形状であることを特徴とする、請求項４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、半導体装置に関し、特に、電気自動車または電車等のモータを制御するインバータ、または回生用のコンバータ等に用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂ケースに一体成形された配線部材を備える半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。配線部材は、半導体素子の上面に設けられた電極にはんだで接合され、一部が外部に露出している。このような構成において、配線部材と半導体素子とのはんだによる接合を良好な状態にするためには、配線部材の高さ方向の精度を良くする必要がある。ここで、配線部材の高さ方向とは、配線部材と半導体素子との間隔方向のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０５８０３８号パンフレット
【特許文献２】特開２０１５−４６４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の製造工程において、配線部材と半導体素子とは、約２００℃〜２５０℃の高温状態ではんだによって接合される。このとき、樹脂ケースおよび配線部材も高温状態となるが、それぞれの線膨張係数が異なるため、樹脂ケースと配線部材との間でひずみが発生する。【０００５】
特許文献１，２では、上記のひずみを緩和するために、配線部材に折り曲げ加工を施している。しかし、折り曲げ加工を施した配線部材は、高さ方向の位置の精度が良くないため、配線部材と半導体素子とをはんだで良好に接合することができないことがある。【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、配線部材の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能な半導体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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明による半導体装置は、半導体素子が設けられた基板と、基板の周縁に設けられた樹脂ケースと、樹脂ケースの壁面内に固定された第１固定部に隣接して外部に露出した露出部と、第１固定部から樹脂ケース内に延在する部分に対し第１固定部とは異なる箇所で樹脂ケースの壁面内に固定された第２固定部とを有し、樹脂ケース内において半導体素子の基板とは反対側の面上にはんだで接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状の配線部材とを備え、配線部材は、樹脂ケース内において厚みが均一で平坦であり、かつ第２固定部の幅が露出部の幅よりも狭い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、半導体装置は、半導体素子が設けられた基板と、基板の周縁に設けられた樹脂ケースと、樹脂ケースの壁面内に固定された第１固定部に隣接して外部に露出した露出部と、第１固定部から樹脂ケース内に延在する部分に対し第１固定部とは異なる箇所で樹脂ケースの壁面内に固定された第２固定部とを有し、樹脂ケース内において半導体素子の基板とは反対側の面上にはんだで接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状の配線部材とを備え、配線部材は、樹脂ケース内において厚みが均一で平坦であり、かつ第２固定部の幅が露出部の幅よりも狭いため、配線部材の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能となる。【０００９】
本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ１−Ａ２の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図４】図３におけるＢ１−Ｂ２の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図６】図５におけるＣ１−Ｃ２の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図８】図７におけるＤ１−Ｄ２の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図１０】図９におけるＥ１−Ｅ２の断面図である。
【図１１】関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図１２】図１１におけるＦ１−Ｆ２の断面の一例を示す図である。
【図１３】図１１におけるＦ１−Ｆ２の断面の一例を示す図である。
【図１４】図１１におけるＦ１−Ｆ２の断面の一例を示す図である。
【図１５】関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図１６】図１５におけるＧ１−Ｇ２の断面の一例を示す図である。
【図１７】関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図１８】図１７におけるＨ１−Ｈ２の断面の一例を示す図である。
【図１９】図１７におけるＨ１−Ｈ２の断面の一例を示す図である。
【図２０】関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２１】図２０におけるＩ１−Ｉ２の断面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１２】
＜関連技術＞
まず、本実施の形態の関連技術について説明する。
【００１３】
図１１は、関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図１２は、図１１におけるＦ１−Ｆ２の断面の一例を示す図である。なお、図１１，１２は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００１４】
図１１，１２に示す半導体装置は、基板１上に回路パターン２を設けている。回路パターン２上には、はんだ３を介して半導体素子４，６が接合されている。また、基板１の裏面には、ヒートシンク１２が設けられている。
【００１５】
基板１の周縁には、樹脂ケース７が設けられている。樹脂ケース７には、配線部材２７が一体成形されている。配線部材２７は、半導体素子４，６の基板１とは反対側の面上に、はんだ５を介して接合され、一端が樹脂ケース７の外部に露出している。
【００１６】
図１１，１２に示す半導体装置の構成では、配線部材２７の高さ方向の位置の精度にばらつきが生じる。図１２の例では、配線部材２７の高さ方向の位置が適切であるため、配線部材２７と半導体素子４，６とのはんだ５による接合状態は良好である。しかし、図１３，１４に示すように、配線部材２７の高さ方向の位置が適切でないとき、配線部材２７と半導体素子４，６とのはんだ５による接合状態が悪くなる。
【００１７】
具体的には、図１３の例では、配線部材２７と半導体素子４との間隔が大きくなる箇所があり、このような箇所では配線部材２７と半導体素子４とをはんだ５で接合することができない。また、図１４の例では、配線部材２７と半導体素子４との間隔が小さくなる箇所があり、このような箇所では配線部材２７と半導体素子４との接合時にはんだ５がはみ出てしまう。
【００１８】
図１５は、関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図１６は、図１５におけるＧ１−Ｇ２の断面の一例を示す図である。なお、図１５，１６は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００１９】
図１５，１６に示す半導体装置は、基板１上に回路パターン２９を設けている。回路パターン２９は、回路パターン２とは絶縁されている。配線部材２８は、その一部が基板１に向けて延設されており、回路パターン２９に接触している。なお、回路パターン２９は、突起であってもよい。その他の構成は、図１１，１２に示す半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２０】
図１５，１６に示す半導体装置の構成は、配線部材２８の高さ方向の位置を制御することは可能であるが、回路パターン２９を設けるスペースと、回路パターン２９と回路パターン２とを絶縁するためのスペースとが必要である。従って、図１５，１６に示す半導体装置は、小型化が困難である。
【００２１】
図１７は、関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図１８は、図１７におけるＨ１−Ｈ２の断面の一例を示す図である。なお、図１７，１８は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００２２】
図１７，１８に示す半導体装置は、配線部材３０の一端が樹脂ケース７の壁面内から外部に露出し、他端が樹脂ケース７の壁面内に固定されている。その他の構成は、図１１，１２に示す半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
図１７，１８に示す半導体装置の構成では、高温状態で配線部材３０と半導体素子４とをはんだ５で接合するときに、樹脂ケース７と配線部材３０との間でひずみが発生する。これにより、図１９に示すように、配線部材３０が湾曲してしまう。配線部材３０が湾曲すると、配線部材３０の高さ方向の位置にばらつきが生じ、配線部材３０と半導体素子４とをはんだ５で接合することができない。
【００２４】
図２０は、関連技術による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図２１は、図２０におけるＩ１−Ｉ２の断面の一例を示す図である。なお、図２０，２１は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００２５】
図２０，２１に示す半導体装置は、樹脂ケース７における配線部材３１に折り曲げ加工を施している。その他の構成は、図１７，１８に示す半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２６】
図２０，２１に示す半導体装置の構成では、高温状態で配線部材３１と半導体素子４とをはんだ５で接合するときに、樹脂ケース７と配線部材３１との間で発生するひずみを緩和することができる。しかし、折り曲げ加工を施した配線部材３１は、高さ方向の位置の精度が良くないため、配線部材３１と半導体素子４とをはんだ５で良好に接合することができないことがある。また、配線部材３１に折り曲げ加工を施すためのコストがかかる。
【００２７】
このように、上記で説明した関連技術による半導体装置では、配線部材の高さ方向の位置の精度を向上させているとはいえなかった。本実施の形態は、上記の関連技術による半導体装置の問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細に説明する。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図２は、図１におけるＡ１−Ａ２の断面図である。なお、図１，２は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００２９】
図１，２に示すように、本実施の形態１による半導体装置は、配線部材８の第２固定部１０に特徴を有している。その他の構成は、図１１，１２に示す関連技術による半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３０】
配線部材８は、樹脂ケース７の壁面内に固定された第１固定部９に隣接して外部に露出した露出部１１と、第１固定部９から樹脂ケース７内に延在する部分に対し第１固定部９とは異なる箇所で樹脂ケース７の壁面内に固定された第２固定部１０とを有し、樹脂ケース７内において半導体素子４，６の基板１とは反対側の面上にはんだ５で接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状である。また、配線部材８は、樹脂ケース７内において厚みが均一で平坦であり、折り曲げ加工が施されていない。さらに、配線部材８の第２固定部１０は、幅が狭くなるように打ち抜き加工によって形成されている。従って、第２固定部１０の幅は、露出部１１の幅よりも狭い。
【００３１】
上述の通り、半導体装置の製造工程において、配線部材と半導体素子とは、約２００℃〜２５０℃の高温状態ではんだによって接合される。このとき、樹脂ケースおよび配線部材も高温状態となるが、それぞれの線膨張係数が異なるため、樹脂ケースと配線部材との間でひずみが発生する。一方、本実施の形態１による半導体装置では、配線部材８の第２固定部１０の幅を狭くして変形しやすくしているため、第２固定部１０が高温時に発生するひずみを緩和する。
【００３２】
以上のことから、本実施の形態１によれば、配線部材８の第２固定部１０が高温時に発生するひずみを緩和するため、配線部材８の高さ方向の位置がずれることはない。従って、配線部材８の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能となる。また、配線部材８の高さ方向の位置の精度が向上するため、配線部材８と半導体素子４，６とのはんだ５による接合状態が良好となる。さらに、配線部材８に折り曲げ加工を施していないため、配線部材８にかかるコストを抑えることができる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
図３は、本実施の形態２による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図４は、図３におけるＢ１−Ｂ２の断面図である。なお、図３，４は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００３４】
図３，４に示すように、本実施の形態２による半導体装置は、配線部材１３の第２固定部１５に特徴を有している。なお、配線部材１３の第１固定部１４は図１，２の第１固定部９に相当し、配線部材１３の露出部１６は図１，２の露出部１１に相当する。その他の構成は、図１，２に示す実施の形態１による半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３５】
配線部材１３は、第２固定部１５が平面視において屈曲形状となっている。具体的には、第２固定部１５は、クランク形状である。なお、図３，４の例では、第２固定部１５がクランク形状である場合について示しているが、これに限るものではない。例えば、第２固定部１５は、湾曲形状であってもよい。
【００３６】
以上のことから、本実施の形態２によれば、配線部材１３の第２固定部１５を屈曲形状とすることによって、実施の形態１による半導体装置よりもひずみを緩和する効果を高めることができる。
【００３７】
＜実施の形態３＞
図５は、本実施の形態３による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図６は、図５におけるＣ１−Ｃ２の断面図である。なお、図５，６は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００３８】
図５，６に示すように、本実施の形態３による半導体装置は、配線部材１７の第２固定部１９に特徴を有している。なお、配線部材１７の第１固定部１８は図１，２の第１固定部９に相当し、配線部材１７の露出部２０は図１，２の露出部１１に相当する。その他の構成は、図１，２に示す実施の形態１による半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３９】
配線部材１７の第２固定部１９は、第１固定部１８が固定されている樹脂ケース７の壁面に隣接する壁面内に固定されている。
【００４０】
以上のことから、本実施の形態３によれば、第２固定部１９が高温時に発生するひずみを緩和するため、配線部材１７の高さ方向の位置がずれることはない。従って、配線部材１７の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能となる。
【００４１】
＜実施の形態４＞
図７は、本実施の形態４による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図８は、図７におけるＤ１−Ｄ２の断面図である。なお、図７，８は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００４２】
図７，８に示すように、本実施の形態４による半導体装置は、樹脂ケース７および配線部材２２に特徴を有している。その他の構成は、図１１，１２に示す関連技術による半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４３】
樹脂ケース７は、基板１の周縁に設けられ、一部が内側に突出した突起部２１を有している。
【００４４】
配線部材２２は、樹脂ケース７の壁面内に固定された第１固定部２３に隣接して外部に露出した露出部２５と、第１固定部２３とは異なる箇所で突起部２１に固定された第２固定部２４とを有し、半導体素子４，６の基板１とは反対側の面上にはんだ５で接合され、長さ、厚み、および幅を有する板形状である。また、配線部材２２は、樹脂ケース７内において厚みが均一で平坦であり、折り曲げ加工が施されていない。
【００４５】
以上のことから、本実施の形態４によれば、樹脂ケース７の突起部２１が高温時に発生するひずみを緩和するため、配線部材２２の高さ方向の位置がずれることはない。従って、配線部材２２の高さ方向の位置の精度を向上させることが可能となる。また、配線部材２２の高さ方向の位置の精度が向上するため、配線部材２２と半導体素子４，６とのはんだ５による接合状態が良好となる。さらに、配線部材２２に折り曲げ加工を施していないため配線部材２２にかかるコストを抑えることができ、配線部材２２の加工が容易となる。
【００４６】
＜実施の形態５＞
図９は、本実施の形態５による半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図１０は、図９におけるＥ１−Ｅ２の断面図である。なお、図９，１０は、樹脂ケース７内に樹脂を注入する前の状態を示している。
【００４７】
図９，１０に示すように、本実施の形態５による半導体装置は、樹脂ケース７に特徴を有している。その他の構成は、図７，８に示す実施の形態４による半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４８】
樹脂ケース７の突起部２６は、平面視において屈曲形状となっている。具体的には、突起部２６は、クランク形状である。なお、図９，１０の例では、突起部２６がクランク形状である場合について示しているが、これに限るものではない。例えば、突起部２６は、湾曲形状であってもよい。
【００４９】
以上のことから、本実施の形態５によれば、樹脂ケース７の突起部２６を屈曲形状とすることによって、実施の形態４による半導体装置よりもひずみを緩和する効果を高めることができる。
【００５０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【００５１】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５２】
１  基板、２  回路パターン、３  はんだ、４  半導体素子、５  はんだ、６  半導体素子、７  樹脂ケース、８  配線部材、９  第１固定部、１０  第２固定部、１１  露出部、１２  ヒートシンク、１３  配線部材、１４  第１固定部、１５  第２固定部、１６  露出部、１７  配線部材、１８  第１固定部、１９  第２固定部、２０  露出部、２１  突起部、２２  配線部材、２３  第１固定部、２４  第２固定部、２５  露出部、２６  突起部、２７，２８  配線部材、２９  回路パターン、３０，３１  配線部材。
【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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【国際調査報告】
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2020105114.tif 000025
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