JP2014183157A - 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一方の面に導体パターン22aが形成された絶縁基板2と、導体パターン22aに接合された電力用半導体素子4と、一端に形成された接合面3jが、導体パターン22aの主面2fから内部に食い込むように接合された電極端子3と、を備え、電極端子3の接合面3jのうち、導体パターン22aの内部に食い込んだ部分の少なくとも1対の相対向する両側部(傾斜部3r)が、導体パターン22aの主面に向かって外側に傾斜している。
【選択図】図1
Description
図1〜図3は、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための図である。図1は電力用半導体装置の部分断面図、図2は電力用半導体装置を構成する電極端子の接合面側から見たときの平面図で、図2(a)は超音波接合時における振動方向が紙面の横方向の場合に用いる電極端子の形状、図2(b)は振動方向が紙面の縦方向の場合に用いる電極端子の形状を示す。そして、図3は絶縁基板に形成された導体パターンと電極端子との接合部分の各工程における部分断面図で、図3(a)は導体パターンに接合対象の電極端子を載置した状態、図3(b)は超音波ホーンを用いて接合を進行させている途中の状態、図3(c)は超音波接合が完了した時の状態である。また、図4(a)および図4(b)は、電極端子の形状の変形例を示すためのもので、導体パターンと電極端子との接合部分の部分断面図である。
はじめに、図3(a)に示すように、導体パターン22a上に電極端子3を接合面3jが導体パターン22aに接するように載置する。この時、組立中の電力用半導体装置全体が図示しない超音波接合装置に固定されているが、図では電極端子3と導体パターン22a部分のみを記載している。そして電極端子3の接合面3jの反対側の面3zの所定位置に先端が接触するように、超音波ホーン90を下降(z方向)させる。この時、電極端子3と導体パターン22aの表面は酸化膜7等の接合を阻害する膜等によって覆われているため、電極端子3と導体パターン22aが接合されることはない。
比較例にかかる電力用半導体装置1Cは、図5に示すように、電極端子3Cの端面(端部3e)と導体パターン22aの主面2fで形成する角度βは直角となる。その他の構成については、実施の形態1にかかる電力用半導体装置1と同様である。この場合、図6(a)に示すように、導体パターン22aに直角な端面(端部3e)を有する電極端子3Cを載置して超音波接合を開始する。そして接合面3jの両端が接合されるが、引き続き超音波ホーン90によって加圧と超音波振動が加えられても、接触界面のうち、図中左半分の端部の位置は固定されたままで、接触面積が拡大されることはない。そのため、曲げ加工によって右側に生じた傾斜部による接触面積拡大の効果のみで、接合の進行に伴う応力の抑制効果は半減する。
Dv:超音波接合での振動方向、 J3−5:超音波接合による接合層。
Claims (7)
- 一方の面に導体パターンが形成された絶縁基板と、
前記導体パターンに接合された電力用半導体素子と、
一端に形成された接合面が、前記導体パターンの主面から内部に食い込むように接合された電極端子と、を備え、
前記電極端子の接合面のうち、前記導体パターンの内部に食い込んだ部分の少なくとも1対の相対向する両側部が、前記導体パターンの主面に向かって外側に傾斜していることを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記電極端子は超音波接合によって前記導体パターンと接合されており、
前記相対向する両側部が前記超音波接合の振動方向と交差していることを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装置。 - 前記相対向する両側部が、弧状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力用半導体装置。
- 前記電力用半導体素子がワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、およびダイヤモンドのうちのいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の電力用半導体装置。
- 前記絶縁基板の基材がセラミックであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 絶縁基板に形成された導体パターンに、電力用半導体素子を接合する工程と、
一端に接合面が形成された電極端子を、超音波接合を用いて前記導体パターンに接合する工程と、を含み、
前記接合面の少なくとも1対の相対向する両側部は、前記接合面に向かって内側に傾斜するように形成されており、前記相対向する両側部が前記超音波接合の振動方向と交差するように前記超音波接合が行われることを特徴とする電力用半導体装置の製造方法。
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