JP7185520B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

パワーモジュール（パワー系の半導体装置）は、半導体素子（以下、半導体チップまたは単にチップともいう）および配線基板（絶縁基板）、もしくは配線基板およびヒートシンク（放熱用金属板）をはんだ等の接合材によって接合した構造を有している場合が多い。

これまで、高耐熱性が要求される自動車や建機、鉄道、産業分野等に用いられる半導体装置の接合材としては鉛（Ｐｂ）入りはんだが使用されてきたが、環境負荷低減のため、鉛フリーの接合材を使用した機器も広く流通されてきている。

近年、高温動作が可能で、かつ冷却系を簡素化することで機器の小型軽量化が可能な炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドギャップ半導体の開発が推し進められている。なお、一般的にＳｉの半導体素子は動作温度の上限が１５０～１７５℃であるのに対し、ＳｉＣの半導体素子は１７５℃以上での使用が可能である。使用温度が高温になると、パワーモジュールに使用される各種部材についても耐熱性、信頼性が要求される。

そのため、一般にパワーモジュールの配線基板として、耐熱性のあるセラミック基板が用いられる。例えば、特許文献１には、ヒートシンクとはんだ接合する場合に、空隙率が小さいはんだ層を得ることができるようなセラミック基板を提供することを目的として、２３０～３００℃に加熱した時に、金属放熱板側に凸形状に反っていることを特徴とするセラミック基板が記載されている。

特開２００６－２４５４３７号公報

本発明者は、パワーモジュールにおいて、配線基板と半導体チップとの接合、または、配線基板とベース板（ヒートシンク）との接合を良好にすることを検討している。パワーモジュールにおいて、半導体装置およびその製造方法を工夫することにより、前記半導体装置の信頼性の向上が望まれる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態による半導体装置は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、を有する。前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の端部に配置され、前記配線基板のうち、平面視において、前記配線基板の前記端部は、前記第１面側に向かって凸となる形状で固定されている一方、前記配線基板の中央部は、平坦である。

一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

一実施の形態の半導体装置を示す要部断面図である。 一実施の形態の半導体装置を示す要部断面図である。 一実施の形態の半導体装置を示す要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 第１の検討例の半導体装置を示す要部断面図である。 第１の検討例の半導体装置を示す要部平面図である。 第１の検討例の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 第２の検討例の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 第１および第２の検討例の半導体装置において、ひけ部の様子を示す断面模式図である。 第１の変形例の半導体装置を示す要部平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置を示す要部断面図である。 図１に示す半導体装置が搭載された鉄道車両の一例を示す部分側面図である。 図１８に示す鉄道車両に設置されたインバータの内部構造の一例を示す平面図である。 図１に示す半導体装置が搭載された自動車の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

（実施の形態１）
＜半導体装置の構造＞
図１および図２は、一実施の形態（以下、実施の形態１）の半導体装置（パワーモジュール）の構造を示す要部断面図、図３は、実施の形態１の半導体装置の構造を示す要部平面図である。なお、図１は、図３中Ｂ方向から見た要部断面図であり、図２は、図３中Ｃ方向から見た要部断面図である。

以下、図１～図３に示す実施の形態１の半導体装置の構成について説明する。実施の形態１の半導体装置１０は、例えば、鉄道の車両や自動車の車体等に搭載されるパワーモジュール（半導体モジュール）として構成されている。具体的には、半導体装置１０は、複数の半導体チップ１と、半導体チップ１を支持する配線基板（支持基板、絶縁基板）３と、配線基板３を支持するベース板（ヒートシンク）４と、半導体チップ１および配線基板３を電気的に接続するワイヤ６と、配線基板３および外部装置（図示せず）を電気的に接続する端子（リード）７とを有している。半導体チップ１と配線基板３とは、接合材２を介して接合されている。そして、配線基板３とベース板４とは、接合材５を介して接合されている。

複数の半導体チップ１は、パワー系の半導体チップ（半導体素子）である。各半導体チップ１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）等を含むが、これに限定されるものではない。また、半導体チップ１は、ＳｉやＳｉＣやＧａＮ、酸化ガリウム、ダイヤモンドなどにより構成され、好ましくは１７５℃以上の高温で動作可能なＳｉＣまたはＧａＮにより構成されているが、これに限定されるものではない。半導体チップ１の好適な例としては、例えば、鉄道車両用駆動装置などにおいて炭化ケイ素スイッチング素子として用いられるＳｉＣを基板材料としたＩＧＢＴ（ＳｉＣ－ＩＧＢＴ）またはＭＯＳＦＥＴ（ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ）、および、ＳｉＣ－ＩＧＢＴまたはＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの還流用の素子であるＳｉＣダイオードを含んでいる。各半導体チップ１は、平面視において、長方形状に形成されている。

実施の形態１の配線基板３は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等のセラミック基板により構成されている。配線基板３の上面（第１面、主面）３ａ上には複数の配線（第１配線、導体膜、導体パターン、電極、回路）３ａａ，３ａｂ，３ａｃが、配線基板３の下面（第２面、主面）３ｂ上には配線（第２配線、導体膜、導体パターン）３ｂａが、それぞれ形成されている。配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃ，３ｂａは、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする材料により構成されている。

配線基板３の上面３ａに設けられた配線３ａｂ上には、接合材（第１接合材）２を介して、複数（例えば６つ）の半導体チップ１が搭載されている。すなわち、配線基板３は、接合材２を介して半導体チップ１を支持している。このように、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂに半導体チップ１を接合するため、以下、配線基板３の上面３ａを半導体チップ搭載面３ａと呼ぶことがある。

接合材２は、溶融して被接合材との界面で金属間化合物を生成して接合する材料、例えばはんだ（合金）により構成されている。はんだとしては、スズ（Ｓｎ）を主成分とするはんだ、または鉛（Ｐｂ）を主成分とするはんだが好ましく、具体的にはＰｂ－Ｓｎ、Ｓｎ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｓｂ、Ｓｎ－Ｓｂ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ等のはんだが好ましい。接合材２を構成する材料の融点は、スズ（Ｓｎ）を主成分とするはんだの場合、２２０℃程度であり、鉛（Ｐｂ）を主成分とするはんだの場合、２９０℃以上である。なお、被接合材やその周辺の部材の耐熱性や冷却時の残留応力の観点から、接合材２を構成する材料の融点は、３００℃以下であることが好ましい。

図１および図３に示すように、複数の半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の端部に配置されている。なお、「端部」とは、平面視において、配線基板３の周縁（最外周縁）から半導体チップ１の１辺（長辺または短辺）の長さ分内方に至るまでの領域をいう。

図３に示すように、実施の形態１の配線基板３は平面視において長方形状に形成されている。そのため、配線基板３の長辺方向（長手方向、長さ方向）中央部を領域Ａ１（以下、長辺方向中央部Ａ１または単に中央部Ａ１ともいう）、長辺方向端部を領域Ａ２（以下、長辺方向端部Ａ２または単に端部Ａ２ともいう）として表している。そのため、図１および図３に示すように、実施の形態１の半導体装置１０においては、複数の半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の長辺方向端部Ａ２に配置されている。特に、複数の半導体チップ１のそれぞれが有する辺のうちの１つは、配線基板３の周縁に沿って配置されている。

なお、複数の半導体チップ１の全てが、平面視において、配線基板３の端部に配置されている必要はなく、複数の半導体チップ１のうちの一部は、平面視において、配線基板３の中央部に配置されていてもよい。ただし、複数の半導体チップ１のそれぞれが有する辺のうちの１つが、配線基板３の周縁に沿って配置されていることが好ましい。

また、実施の形態１では、半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の長辺方向端部Ａ２に配置されている場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、後述の変形例で示すように、半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の短辺方向（短手方向、幅方向）端部に配置されていてもよい。

また、配線基板３は、平面視において長方形状に形成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。この場合においても、平面視において、半導体チップ１が配置される配線基板３の端部は、配線基板３の周縁（最外周縁）から半導体チップ１の１辺（長辺または短辺）の長さ分内方に至るまでの領域と定義できる。

また、実施の形態１の配線基板３は、平面視において、配線基板３の端部Ａ２は、上面（第１面）３ａ側に向かって凸となる（反った）形状で固定されている一方、配線基板３の中央部Ａ１は、平坦である。いいかえれば、配線基板３の上面３ａと配線基板３の下面３ｂとの（最近接）距離は、配線基板３の中央部Ａ１と配線基板３の端部Ａ２とでほぼ一定である一方、配線基板３の端部Ａ２の下面３ｂとベース板４（の上面）との（最近接）距離は、配線基板３の中央部Ａ１の下面３ｂとベース板４（の上面）との（最近接）距離よりも短い。

また、実施の形態１の配線基板３は、例えば２００～３５０℃に加熱された場合に、配線基板３の半導体チップ搭載面（上面、第１面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。配線基板３の変形（反り）量は、２００μｍ以下であることが好ましい。

配線基板３の具体的な構成例の１つとしては、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃを構成する材料と、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａを構成する材料が同じであり、かつ、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの厚さが、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの厚さよりも厚いものが挙げられる。こうすることで、配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの熱膨張量が、配線３ｂａの熱膨張量よりも多くなる。その結果、配線基板３は、加熱された場合に、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。

また、配線基板３の具体的な構成例の他の１つとしては、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの厚さが、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの厚さと同じであり、かつ、配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃを構成する材料の線膨張係数が、配線３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも大きいものが挙げられる。こうすることで、配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの熱膨張量は、配線３ｂａの熱膨張量よりも多くなる。その結果、配線基板３は、加熱された場合に、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。なお、半導体チップ１を構成する主材料の線膨張係数は、配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃ，３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも小さい。

実施の形態１のベース板４は、ヒートシンク（放熱用金属板）であり、例えば、アルミニウム、Ａｌ－Ｃ、アルミニウム合金、銅、Ｃｕ－Ｃ、Ｃｕ－Ｍｏ、銅合金、アルミニウムとＳｉＣとの複合材、または、マグネシウム（Ｍｇ）とＳｉＣとの複合材により構成されており、表面にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などのめっきが施されていてもよい。ベース板４は、接合材（第２接合材）５を介して、配線基板３の下面３ｂに形成された配線３ｂａに電気的に接続されている。すなわち、ベース板４は、接合材５を介して配線基板３を支持している。このように、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａにベース板４を接合するため、以下、配線基板３の下面３ｂをベース板接合面３ｂと呼ぶことがある。

接合材５は、接合材２と同様に、溶融して被接合材との界面で金属間化合物を生成して接合する材料からなり、例えばはんだ（合金）である。接合材２および接合材５の材料は、同じであっても異なっていてもよいが、後述するように、接合材５を構成する材料の融点は、接合材２を構成する材料の融点よりも低いことが好ましい。すなわち、ある温度で溶融している接合材２，５を同じ割合で冷却していくと接合材２が先に凝固することが好ましい。

実施の形態１のワイヤ６は、例えばアルミニウム線または銅線などの金属線であり、半導体チップ１の上面に設けられた電極（例えばゲート用、図示せず）と、配線基板３の上面３ａの配線（導体膜、回路）３ａａ，３ａｃとを電気的に接続している。

実施の形態１の端子７は、例えば金属線であり、一方の端部が配線基板３の上面３ａに設けられた配線３ａａに接続され、他方の端部が後述するケース８の外部まで引き出されることにより、配線３ａａと外部装置（図示せず）とを電気的に接続している。

また、実施の形態１のベース板４には、複数の半導体チップ１、複数のワイヤ６および配線基板３を覆うケース８が取り付けられている。ベース板４の上面およびケース８に囲まれた領域には、例えば封止用の樹脂１１が充填されている。樹脂１１は、例えばゲル状の樹脂材を用いることができる。

＜半導体装置の製造工程＞
次に、実施の形態１の半導体装置の製造工程を説明するとともに、実施の形態１の半導体装置の構造をより明確にする。図４～図１０は、実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、上記図１に相当する断面を示している。

実施の形態１の半導体装置の製造方法は、半導体チップ接合工程（Ｓ１）と、ベース板接合工程（Ｓ２）とを含んでいる。半導体チップ接合工程（Ｓ１）は、配線基板３を加熱し、配線基板３を半導体チップ搭載面（上面、第１面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形させる（反らせる）工程と、配線基板３の半導体チップ搭載面３ａ側の配線（第１配線）３ａｂ上に接合材（第１接合材）２を配置し溶融させる工程とを含んでいる。そして、半導体チップ接合工程（Ｓ１）は、平面視において配線基板３の端部Ａ２に配置された接合材２上に半導体チップ１を配置する工程と、配線基板３を冷却し、半導体チップ１の下面と配線基板３の端部Ａ２の上面３ａとを接近させ、かつ、接合材２を凝固させる工程とを含んでいる。

ベース板接合工程（Ｓ２）は、配線基板３を加熱し、配線基板３の端部Ａ２をベース板接合面（下面、第２面）３ｂ側に向かって凸となる形状に変形させる（反らせる）工程と、ベース板４上に接合材（第２接合材）５を配置し溶融させる工程とを含んでいる。そして、ベース板接合工程（Ｓ２）は、配線基板３のベース板接合面３ｂ側の配線（第２配線）３ｂａが接合材５に接するように、接合材５上に配線基板３を配置する工程と、配線基板３を冷却し、ベース板４の上面と配線基板３の端部の下面３ｂとを接近させ、かつ、接合材５を凝固させる工程とを含んでいる。以下、各工程について詳細に説明する。

まず、半導体チップ接合工程（Ｓ１）について説明する。図４に示すように、配線基板３を用意する。続いて、図５に示すように、配線基板３を、接合材２が十分に溶融する温度、例えば２００～３５０℃に加熱する。この際、配線基板３は、前述したように、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂの熱膨張量が配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの熱膨張量よりも多い（図５中の矢印参照）ため、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。

ここで、図６に示すように、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂ上に接合材２を配置し、接合材２を溶融させる。さらに、接合材２上に半導体チップ１を配置する。この際、半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の長辺方向端部Ａ２に配置する。

その後、配線基板３（および半導体チップ１）を冷却していくと、溶融していた接合材２が凝固し始める。同時に、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂの熱収縮量が配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの熱収縮量よりも多いため、反っていた配線基板３が平坦になろうとする。その結果、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向端部の上面３ａとが接近し（図６中の矢印参照）、図７に示すように、接合材２は、半導体チップ１と配線基板３の配線３ａｂとの間に充填された状態で凝固する。

なお、図７に示すように、配線基板３の冷却が進行し、接合材２が凝固すると、配線基板３の配線３ａｂの長辺方向端部Ａ２は半導体チップ１と一体になる。ここで、半導体チップ１を構成する主材料の線膨張係数は、配線３ａｂ，３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも小さいため、接合材２が凝固した後には、配線基板３の長辺方向端部Ａ２は完全に平坦にはならない。一方、半導体チップ１が搭載されていない配線基板３の長辺方向中央部Ａ１は完全に平坦になる。以上が、半導体チップ接合工程（Ｓ１）である。

なお、図７に示すように、配線基板３の冷却が進行し、接合材２が凝固すると、配線基板３の配線３ａｂの長辺方向端部Ａ２は半導体チップ１と一体になる。この際、接合材２は、被接合材である半導体チップ１との界面および配線基板３の配線３ａｂとの界面においてそれぞれ金属間化合物を生成して強固に接合されるため、以下に示すベース板接合工程（Ｓ２）中に仮に接合材２が溶融したとしても、図６に示すような状態には戻ることはない。もし、このような事態を確実に防ぐ場合には、接合材５を構成する材料の融点を、接合材２を構成する材料の融点よりも低くしておけばよい。こうすることで、以下に示すベース板接合工程（Ｓ２）において、配線基板３を接合材５の融点以上、かつ、接合材２の融点未満に加熱すれば、接合材５を溶融した状態にできる一方、接合材２を凝固したままの状態に維持することができる。

次に、ベース板接合工程（Ｓ２）について説明する。図８に示すように、配線基板３を、接合材５が十分に溶融する温度、例えば２００～３５０℃に加熱する。この際、前述したように、半導体チップ１と一体になった配線基板３の配線３ａｂの長辺方向端部において、半導体チップ１を構成する主材料の線膨張係数が、配線３ａｂ，３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも小さいため、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの熱膨張量が配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂの熱膨張量よりも多くなる（図８中の矢印参照）。その結果、配線基板３の長辺方向端部Ａ２は、配線基板３の下面３ｂ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。一方、半導体チップ１が搭載されていない配線基板３の長辺方向中央部Ａ１は、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂの熱膨張量が配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの熱膨張量よりも多いため、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。

ここで、図９に示すように、ベース板４の上面上に接合材５を配置し、接合材５を溶融させる。さらに、接合材５上に配線基板３を搭載する。この際、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａが接合材５に接するように配置する。

その後、配線基板３（およびベース板４）を冷却していくと、溶融していた接合材５が凝固し始める。同時に、前述のように、上面３ａ側に向かって凸に反っていた配線基板３の長辺方向中央部Ａ１は、平坦になろうとする。一方、半導体チップ１と一体になった配線基板３の配線３ａｂの長辺方向端部Ａ２において、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの熱収縮量が配線基板３の上面３ａ側の配線３ａｂの熱収縮量よりも多い。そのため、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとが接近し（図９中の矢印参照）、図１０に示すように、接合材５は、ベース板４と配線基板３の配線３ｂａとの間に充填された状態で凝固する。

以上の工程を経た結果、実施の形態１の半導体装置１０は、最終的に、平面視において、配線基板３の端部Ａ２は、上面３ａに向かって凸となる（反った）形状で固定されている一方、配線基板３の中央部Ａ１は、平坦となる。いいかえれば、配線基板３の上面３ａと配線基板３の下面３ｂとの（最近接）距離は、配線基板３の中央部Ａ１と配線基板３の端部Ａ２とでほぼ一定である一方、配線基板３の端部Ａ２の下面３ｂとベース板４の上面との（最近接）距離は、配線基板３の中央部Ａ１の下面３ｂとベース板４の上面との（最近接）距離よりも短い。

その後、図示しないが、半導体チップ１と配線基板３の配線３ａａ，３ａｃとをワイヤ６で接続する工程（ワイヤボンディング工程）、配線３ａａに端子７を接続する工程、ベース板４にケース８を取り付ける工程、ベース板４の上面およびケース８に囲まれた領域に樹脂１１を充填する工程等を経て、実施の形態１の半導体装置１０が完成する。

なお、実施の形態１の半導体装置の製造方法においては、図６および図７に示すように、半導体チップ１と配線基板３との接合時において、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向端部の上面３ａとが接近し、図９および図１０に示すように、配線基板３とベース板４との接合時において、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとが接近することが肝要である。そのため、これらの条件を満たしていれば、前述の工程に限定されるものではない。

一例としては、図６に示す半導体チップ１、接合材２および配線基板３に加えて、接合材５およびベース板４も用意し、これらを同時に冷却していくものである。この場合、接合材５を構成する材料の融点を、接合材２を構成する材料の融点よりも低くしておく。こうすることで、溶融している接合材２，５を同じ割合で冷却していくと接合材２が先に凝固するため、半導体チップ１および配線基板３は、接合材２の凝固が進行するに従って、図６の状態から図８の状態へと変化する。一方、接合材２の凝固が進行している間は、接合材５は溶融した状態が維持される。その後の工程は、図９および図１０に示す通りである。このようにして、半導体チップ接合工程（Ｓ１）とベース板接合工程（Ｓ２）とを一つの工程として行うことができ、半導体装置の製造工程の簡略化が可能となる。

＜検討の経緯＞
以下、本発明者が検討した第１の検討例（以下、検討例１）の半導体装置（パワーモジュール）について、説明する。図１１は、検討例１の半導体装置の構造を示す要部断面図、図１２は、検討例１の半導体装置の構造を示す要部平面図である。なお、図１１は、図２中Ｂ方向から見た要部断面図である。図１３は、検討例１の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、上記図１１に相当する断面を示している。図１４は、後述の第２の検討例（以下、検討例２）の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。図１５は、検討例１および検討例２の半導体装置において、接合材中に形成されるひけ部の様子を表す模式図である。

図１１および図１２に示す検討例１の半導体装置１００は、図１に示す実施の形態１の半導体装置１０と同様に、複数の半導体チップ１と、半導体チップ１を支持する配線基板３と、配線基板３を支持するベース板４とを有している。

ただし、検討例１の半導体装置１００においては、複数の半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の端部（長辺方向端部）Ａ２ではなく、配線基板３の中央部（長辺方向中央部）Ａ１に配置されており、この点が実施の形態１の半導体装置１０との相違点である。なお、図１１および図１２において、ワイヤ６、端子７、ケース８および樹脂１１等は、説明を簡単にするため省略している。また、図１２において４つの半導体チップを示しているが、半導体チップの数は特に限定されるものではない。

ここで、検討例１について本発明者が見出した課題について説明する。前述したように、本発明者は、パワーモジュールにおいて、配線基板と半導体チップとの接合、または、配線基板とベース板との接合を良好にすることを検討している。

検討例１の配線基板３は、上面３ａ側に設けられた配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃと、下面３ｂ側に設けられた配線３ｄとを有している。一般的には、上面３ａ側の配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃを構成する材料と、下面３ｂ側の配線３ｄを構成する材料とは同じであり、かつ、配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃの厚さは、配線３ｄの厚さと同じである。

ここで、配線基板３の上面３ａ側の配線は、回路を形成するためにエッチング等で一部が除去されることによって配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃとして構成されている。一方、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄは、ベース板４と接合するためのものであるため、エッチング等はされていない。そのため、検討例１において、配線３ｄの体積が配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃの体積よりも大きくなるため、配線基板３が加熱された場合に、配線３ｄの熱膨張量は、配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃの熱膨張量よりも多くなる。その結果、図１３に示すように、配線基板３は、加熱された場合に、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形する。

まず、前述の半導体チップ接合工程（Ｓ１）について検討する。図１３に示すように、配線基板３を加熱した後に、配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃｂ上に接合材２を配置し、接合材２を溶融させる。さらに、溶融している接合材２上に半導体チップ１を搭載する。この際、半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の長辺方向中央部Ａ１に配置する。

その後、半導体チップ１および配線基板３を冷却していくと、溶融していた接合材２が凝固し始める。同時に、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄの熱収縮量が配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃｂの熱収縮量よりも多いため、反っていた配線基板３が平坦になろうとする。その結果、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向中央部の上面３ａとが離反しながら（図１３中の矢印参照）、接合材２が凝固する。接合材２は凝固しながら収縮するため、図１５に示すように、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向中央部の上面３ａとの間で局所的な接合材不足が生じ、接合材２中には外部に開口した接合不良部分であるひけ部１０１が形成される。接合材２中にこのようなひけ部１０１が存在すると、半導体チップ１において発生した熱の放熱性の低下や封止樹脂中のボイドの原因となり、パワーモジュールとしての特性が劣化する原因となる。

そこで、本発明者は、このような検討例１の半導体装置の問題を解決するために、検討例２の半導体装置を検討した。検討例２の配線基板３は、実施の形態１の配線基板３と同様に、加熱された場合に、配線基板３の上面３ａ側に向かって凸となる形状に変形するものを採用している。具体的には、配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃを構成する材料と、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄを構成する材料が同じ場合、配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃの厚さは、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄの厚さよりも厚くする。または、配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃの厚さが、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄの厚さと同じ場合には、配線３ｃａ，３ｃｂ，３ｃｃを構成する材料の線膨張係数を、配線３ｄを構成する材料の線膨張係数よりも大きくする。

まず、半導体チップ接合工程（Ｓ１）において、図１４に示すように、加熱した配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃｂ上に接合材２を配置し、溶融している接合材２上に半導体チップ１を配置する。

その後、半導体チップ１および配線基板３を冷却していくと、溶融していた接合材２が凝固し始める。同時に、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄの熱収縮量が配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃｂの熱収縮量よりも多いため、反っていた配線基板３が平坦になろうとする。その結果、検討例２では、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向中央部の上面３ａとが接近し（図１４中の矢印参照）、実施の形態１と同様に、接合材２は、半導体チップ１と配線基板３の配線３ｃｂとの間に充填された状態で凝固する。

次に、ベース板接合工程（Ｓ２）において、ベース板４の上面上に接合材５を配置し、溶融している接合材５上に配線基板３を配置する。

その後、ベース板４および配線基板３を冷却していくと、溶融していた接合材５が凝固し始める。同時に、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｄの熱収縮量が配線基板３の上面３ａ側の配線３ｃｂの熱収縮量よりも多いため、反っていた配線基板３が平坦になろうとする。その結果、検討例２では、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとが離反しながら（図１４中の矢印参照）、接合材５が凝固する。接合材５は凝固しながら収縮するため、図１５に示すように、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向中央部の下面３ｂとの間で局所的な接合材不足が生じ、接合材５中には外部に開口した接合不良部分であるひけ部１０１が形成される。接合材５中にこのようなひけ部１０１が存在すると、半導体チップ１から配線基板３に伝わった熱の放熱性の低下や封止樹脂中のボイドの原因となり、パワーモジュールとしての特性が劣化する原因となる。

従って、検討例２の半導体装置にあっては、半導体チップ接合工程（Ｓ１）における、上記検討例１の半導体装置の問題は解消される一方で、ベース板接合工程（Ｓ２）における別の問題が発生してしまう。なお、図１３に示すように、検討例１の半導体装置にあっては、ベース板接合工程（Ｓ２）において、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとが接近しながら（図１３中の矢印参照）、接合材５が凝固するため、検討例２の半導体装置の問題は発生しない。

以上より、検討例１および検討例２の半導体装置においては、半導体チップ１と配線基板３との間に存在する接合材２のひけ部１０１の形成と、配線基板３とベース板４との間に存在する接合材５のひけ部１０１の形成とを同時に防ぐことができない。そのため、接合材２，５におけるひけ部１０１の形成を防止し、半導体装置の信頼性を向上することができる半導体装置、およびその製造方法が望まれる。

＜実施の形態１の主要な特徴と効果＞
図１～図３に示す実施の形態１に係る半導体装置１０の特徴の一つは、複数の半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の端部（長辺方向端部）Ａ２に配置されていることである。そして、配線基板３の端部（長辺方向端部）Ａ２は、配線基板３の上面（第１面）３ａ側に向かって凸となる（反った）形状で固定されている一方、配線基板３の中央部（長辺方向中央部）Ａ１は、平坦である。または、配線基板３は、加熱された場合に半導体チップ搭載面（上面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形する（反る）。

また、半導体チップ１と配線基板３とは、接合材（第１接合材）２を介して接合され、配線基板３とベース板４とは、接合材（第２接合材）５を介して接合され、接合材２，５は、溶融して被接合材との界面で金属間化合物を生成して接合する材料からなる。

図４～図１０に示す実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の特徴の一つは、半導体チップ接合工程（Ｓ１）に、配線基板３を加熱し、配線基板３を半導体チップ搭載面（上面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形させる工程と、配線基板３を冷却し、半導体チップ１の下面と配線基板３の長辺方向端部Ａ２の上面３ａとを接近させ、かつ、接合材２を凝固させる工程とを含んでいることである。そして、ベース板接合工程（Ｓ２）に、配線基板３を加熱し、配線基板３の端部Ａ２をベース板接合面（下面）３ｂ側に向かって凸となる形状に変形させる工程と、配線基板３を冷却し、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとを接近させ、かつ、接合材５を凝固させる工程とを含んでいる。

本実施の形態では、このような構成および製造方法を採用したことにより、パワーモジュールにおいて、接合材２，５におけるひけ部１０１の形成を防止し、半導体装置の信頼性を向上することができる。以下、その理由について具体的に説明する。

前述したように、検討例１および検討例２の半導体装置においては、半導体チップ１と配線基板３との間に存在する接合材２のひけ部１０１の形成と、配線基板３とベース板４との間に存在する接合材５のひけ部１０１の形成とを同時に防ぐことができない。

そこで、実施の形態１の半導体装置１０では、配線基板３は、加熱された場合に半導体チップ搭載面（上面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形する配線基板３を採用している。具体的には、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃを構成する材料と、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａを構成する材料が同じであり、かつ、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの厚さが、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの厚さよりも厚い。または、配線基板３の上面３ａ側の配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃの厚さが、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｂａの厚さと同じであり、かつ、配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃを構成する材料の線膨張係数が、配線３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも大きい。こうすることで、図６および図７に示すように、半導体チップ１と配線基板３との接合時において、半導体チップ１の下面と配線基板３の端部の上面３ａとを接近させることができる。その結果、半導体チップ１の下面と配線基板３の端部の上面３ａとの間で接合材不足は生じない。

そして、実施の形態１の半導体装置１０では、複数の半導体チップ１を、平面視において、配線基板３の端部（長辺方向端部）Ａ２に配置している。半導体チップ１を構成する主材料の線膨張係数が、配線３ａｂ，３ｂａを構成する材料の線膨張係数よりも小さいため、配線基板３の端部に半導体チップ１を配置することで、配線基板３の端部の変形を制御することができる。具体的には、前述の図９および図１０に示すように、配線基板３とベース板４との接合時において、ベース板４の上面と配線基板３の端部の下面３ｂとを接近させることができる。その結果、ベース板４の上面と配線基板３の端部の下面３ｂとの間で接合材不足は生じない。

以上より、実施の形態１の半導体装置１０にあっては、半導体チップ１と配線基板３との間に存在する接合材２のひけ部１０１の形成と、配線基板３とベース板４との間に存在する接合材５のひけ部１０１の形成とを同時に防ぐことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。

特に、配線基板３のうち、平面視において、配線基板３の端部Ａ２は、上面（第１面）３ａ側に向かって凸となる形状で固定されている一方、配線基板３の中央部Ａ１は、平坦となるため、配線基板３の全体が上面（第１面３ａ）側に向かって凸となる（反っている）場合に比べて、配線基板３とベース板４との密着性を高めることができる。

特に、実施の形態１の半導体装置１０において、複数の半導体チップ１が、炭化ケイ素スイッチング素子を含み、配線基板３がセラミック基板であり、接合材２および接合材５がスズを主成分とするはんだであるような場合には、半導体装置１０が高温環境下で使用されることになる。そのため、半導体装置１０が上記のような特徴を有することにより、高温環境下での動作安定性と高電流負荷にも耐え得る半導体装置１０を提供することができる。

また、実施の形態１の半導体装置では、複数の半導体チップ１のそれぞれが有する辺のうちの１つが、配線基板３の周縁に沿って配置されている。こうすることで、図９および図１０に示すように、配線基板３とベース板４との接合時において、ベース板４の上面と配線基板３の端部の下面３ｂとを確実に接近させることができる。

また、実施の形態１の半導体装置においては、半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の長辺方向端部に配置されている。配線基板３が平面視において長方形状に形成されている場合、長辺方向端部の変形量の方が短辺方向端部の変形量よりも多いと考えられる。そのため、実施の形態１の半導体装置では、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとの間における接合材不足を確実に防止することができる。

＜変形例＞
上記実施の形態１の変形例の半導体装置について、図１６を参照して説明する。図１６は、変形例の半導体装置の要部平面図である。なお、図１６において、ワイヤ６、端子７、ケース８および樹脂１１等は、説明を簡単にするため省略している。また、図１６において８つの半導体チップを示しているが、半導体チップの数は特に限定されるものではない。

変形例の半導体装置１５において、複数の半導体チップ１は、平面視において、配線基板３の端部に配置されている点で、実施の形態１の半導体装置１０と共通している。ただし、変形例の半導体装置１５においては、複数の半導体チップ１は、配線基板３の長辺方向（長手方向、長さ方向）端部Ａ２だけでなく、配線基板３の短辺方向（短手方向、幅方向）端部にも配置されている点で、実施の形態１と相違している。

また、図１６に示すように、変形例の半導体装置１５は、配線基板３の上面に配線３ｅａ，３ｅｂ，３ｅｃが形成されており、それぞれ、図３に示す実施の形態１の配線基板３の上面３ａに形成された配線３ａａ，３ａｂ，３ａｃに対応している。これは、半導体チップ１を、平面視において、配線基板３の端部に配置するために、配線のレイアウトを変更した例を示すものである。

変形例の半導体装置１５のそれ以外の構成は、基本的には、実施の形態１の半導体装置１０の構成と同一であるため、繰り返しの説明を省略する。また、変形例の半導体装置の製造方法も、基本的には実施の形態１の半導体装置の製造方法と同じであるため、繰り返しの説明を省略する。

変形例の半導体装置１５においては、実施の形態１と同様に、複数の半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の端部に配置されているため、パワーモジュールにおいて、接合材２，５におけるひけ部１０１の形成を防止し、半導体装置の信頼性を向上することができる。特に、変形例にあっては、半導体チップ１が、平面視において、配線基板３の短辺方向端部にも配置されているため、ベース板４の上面と配線基板３の長辺方向端部の下面３ｂとの間だけでなく、ベース板４の上面と配線基板３の短辺方向端部の下面３ｂとの間における接合材不足を防止することができる。この点で、変形例は、上記実施の形態１よりも有利である。

（実施の形態２）
実施の形態２の半導体装置について、図１７を参照して説明する。図１７は、実施の形態２の半導体装置の要部断面図である。なお、図１７は、図３中Ｃ方向から見た要部断面図に相当する。

図１７に示すように、実施の形態２の半導体装置２０においては、配線基板３は、上面３ａに配線３ｆａ，３ｆｂ，３ｆｃが形成され、下面３ｂに配線３ｇａ，３ｇｂ，３ｇｃからなる配線３ｇが形成されている。配線３ｆｂ，３ｇｂは、平面視において、配線基板３の中央部に配置されている。配線（第１部分）３ｆｂは、平面視において、配線（第３部分）３ｇｂと重なっている。一方、配線３ｆａ，３ｆｃ，３ｇａ，３ｇｃは、平面視において、配線基板３の端部に配置されている。配線（第２部分）３ｆａ，３ｆｃは、平面視において、配線（第４部分）３ｇａ，３ｇｃと重なっている。

特に、配線基板３の上面３ａ側の配線（第１部分）３ｆｂの厚さは、下面３ｂ側の配線（第３部分）３ｇｂの厚さよりも厚い。また、配線基板３の下面３ｂ側の配線（第２部分）３ｇａ，３ｇｃの厚さは、上面３ａ側の配線（第４部分）３ｇａ，３ｇｃと平面視においてそれぞれ重なる配線３ｆａ，３ｆｃの厚さよりも厚い。

そして、複数の半導体チップ１は、上面３ａ側の配線（第１部分）３ｆｂ上に接合材２を介して配置されている。特に、複数の半導体チップ１は、配線３ｆｂの周縁（最外周縁）に沿って配置されている。

実施の形態２の以上の構成が、検討例１の半導体装置１００との相違点である。なお、配線３ｆａ，３ｆｂ，３ｆｃ，３ｇを構成する材料は同じである。

図１７に示すように、実施の形態２の半導体装置２０のうち、配線基板３以外の構成については、図１１および図１２に示す検討例１の半導体装置１００と同様であるため、ここではその繰り返しの説明は省略する。

実施の形態２にあっては、平面視において、配線基板３の中央部の上面３ａ側の配線３ｆｂの厚さを、配線基板３の下面３ｂ側の配線３ｇｂの厚さよりも厚くすることで、配線３ｆｂの熱膨張量が、配線３ｇｂの熱膨張量よりも多くなる。その結果、配線基板３の中央部は、加熱された場合に、配線基板３の半導体チップ搭載面（上面）３ａ側に向かって凸となる形状に変形する。

一方、実施の形態２にあっては、平面視において、配線基板３の端部の下面３ｂ側の配線３ｇａ，３ｇｃの厚さを、それぞれ配線基板３の上面３ａ側の配線３ｆａ，３ｆｃの厚さよりも厚くすることで、配線３ｇａ，３ｇｃの熱膨張量が、配線３ｆａ，３ｆｃの熱膨張量よりも多くなる。その結果、配線基板３の端部は、加熱された場合に、配線基板３のベース板接合面（下面）３ｂ側に向かって凸となる形状に変形する。

こうすることで、実施の形態２の半導体装置２０においては、半導体チップ１と配線基板３との接合時において、半導体チップ１の下面と配線基板３の端部の上面３ａとを接近させることができ、かつ、配線基板３とベース板４との接合時において、ベース板４の上面と配線基板３の端部の下面３ｂとを接近させることができる。その結果、実施の形態１と同様に、パワーモジュールにおいて、接合材２，５におけるひけ部１０１の形成を防止し、半導体装置の信頼性を向上することができる。特に、実施の形態２にあっては、半導体チップ１の平面視における配置が限定されないため、レイアウトの自由度が高まるという点で、上記実施の形態１よりも有利である。

（適用例）
図１８は図１に示す半導体装置が搭載された鉄道車両の一例を示す部分側面図、図１９は図１８に示す鉄道車両に設置されたインバータの内部構造の一例を示す平面図である。

本適用例では、実施の形態１の半導体装置１０（または変形例の半導体装置１５、実施の形態２の半導体装置２０、以下同じ）を搭載した鉄道車両について説明する。図１８に示す鉄道車両２１は、例えば、図１に示す半導体装置１０が搭載されたものであり、車両本体２６と、半導体装置１０と、半導体装置１０を支持する実装部材と、集電装置であるパンタグラフ２２と、インバータ２３とを備えている。そして、半導体装置１０は、車両本体２６の下部に設置されたインバータ２３に搭載されている。

図１９に示すように、インバータ２３の内部では、プリント基板（実装部材）２５上に複数の半導体装置１０が搭載され、さらにこれらの半導体装置１０を冷却する冷却装置２４が搭載されている。図１に示す本実施の形態の半導体装置１０では、半導体チップ１からの発熱量が多い。したがって、複数の半導体装置１０を冷却してインバータ２３の内部を冷却可能なように冷却装置２４が取り付けられている。

ここで、本適用例（半導体装置１０を鉄道車両２１に適用した例）によれば、配線基板３と半導体チップ１との接合、または、配線基板３とベース板（ヒートシンク）４との接合を良好にすることができ、これらの接合部の接合信頼性を高めることができる。その結果、インバータ２３の高温環境に対する耐性が高くなるため、インバータ２３に対する冷却機能を簡略化して、冷却装置２４の小型化、ひいては、インバータ２３の小型化を図ることも可能になる。

これにより、鉄道車両２１において、図１に示す複数の半導体装置１０を搭載したインバータ２３が設けられていることにより、インバータ２３内が高温環境となった場合であっても、インバータ２３およびそれが設けられた鉄道車両２１の信頼性を高めることができる。すなわち、高温環境下での動作安定性と高電流負荷にも耐え得る半導体装置１０およびこれを用いたインバータシステムを実現することができる。

次に、上記実施の形態の半導体装置１０を搭載した自動車について説明する。図２０は図１に示す半導体装置が搭載された自動車の一例を示す斜視図である。

図２０に示す自動車２７は、例えば、図１に示す半導体装置１０が搭載されたものであり、車体２８と、タイヤ２９と、半導体装置１０と、半導体装置１０を支持する実装部材である実装ユニット３０と、を備えている。

自動車２７では、半導体装置１０は、実装ユニット３０に含まれるインバータに搭載されているが、実装ユニット３０は、例えば、エンジン制御ユニット等であり、その場合、実装ユニット３０はエンジンの近傍に配置されている。この場合には、実装ユニット３０は、高温環境下での使用となり、これにより、半導体装置１０も高温状態となる。

ここで、本適用例（半導体装置１０を自動車２７に適用した例）によれば、鉄道車両２１への適用例と同様に、配線基板３と半導体チップ１との接合、または、配線基板３とベース板（ヒートシンク）４との接合を良好にすることができ、これらの接合部の接合信頼性を高めることができる。

その結果、自動車２７において、図１に示す複数の半導体装置１０を搭載したインバータが設けられていることにより、実装ユニット３０が高温環境となった場合であっても、自動車２７の信頼性を高めることができる。つまり自動車２７においても、高温環境下での動作安定性と高電流負荷にも耐え得る半導体装置１０およびこれを用いたインバータシステムを実現することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

その他、実施の形態に記載された内容に対応するもの或いはその一部を以下に記載する。

［付記１］
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、
前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、
前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、
前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、
前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、
を有し、
前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の端部に配置され、
平面視において、前記配線基板の前記第１面と前記配線基板の前記第２面との距離は、前記配線基板の中央部と前記配線基板の前記端部とでほぼ一定である一方、前記配線基板の前記端部における前記配線基板の前記第２面と前記ベース板との距離は、前記配線基板の前記中央部における前記配線基板の前記第２面と前記ベース板との距離よりも短い、半導体装置。

［付記２］
付記１記載の半導体装置において、
前記複数の半導体チップのそれぞれは、平面視において、長方形状に形成され、
前記複数の半導体チップのそれぞれが有する辺のうちの１つは、前記配線基板の周縁に沿って配置されている、半導体装置。

［付記３］
付記１記載の半導体装置において、
前記配線基板は、平面視において、長方形状に形成され、
前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の長辺方向端部に配置されている、半導体装置。

［付記４］
付記１記載の半導体装置において、
鉄道の車両に設けられたインバータに搭載されている、半導体装置。

［付記５］
付記１記載の半導体装置において、
自動車の車体に設けられたインバータに搭載されている、半導体装置。

［付記６］
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、
前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、
前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、
前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、
前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、
を有し、
前記第１配線は、平面視において、前記配線基板の中央部に配置された第１部分と、前記配線基板の端部に配置された第２部分とを含み、
前記第２配線は、前記第１部分と平面視において重なる第３部分と、前記第２部分と平面視において重なる第４部分とを含み、
前記複数の半導体チップは、前記第１部分の周縁に沿って配置され、
前記第１部分の厚さは、前記第３部分の厚さよりも厚く、かつ、前記第４部分の厚さは、前記第２部分の厚さよりも厚い、半導体装置。

［付記７］
付記６記載の半導体装置において、
前記複数の半導体チップのそれぞれは、平面視において、長方形状に形成され、
前記複数の半導体チップのそれぞれが有する辺のうちの１つは、前記第１部分の周縁に沿って配置されている、半導体装置。

１ 半導体チップ
２，５ 接合材
３ 配線基板
４ ベース板
６ ワイヤ
７ 端子
８ ケース
１０，１５，２０，１００ 半導体装置
１１ 樹脂
２１ 鉄道車両
２７ 自動車

Claims (13)

1. 第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、
   前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、
   前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、
   前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、
   前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、
   を有し、
   前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の端部に配置され、
   前記配線基板のうち、平面視において、前記配線基板の前記端部は、前記第１面側に向かって凸となる形状で固定されている一方、前記配線基板の中央部は、平坦である、半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記複数の半導体チップのそれぞれは、平面視において、長方形状に形成され、
   前記複数の半導体チップのそれぞれが有する辺のうちの１つは、前記配線基板の周縁に沿って配置されている、半導体装置。
3. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記配線基板は、平面視において、長方形状に形成され、
   前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の長辺方向端部に配置されている、半導体装置。
4. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記複数の半導体チップは、炭化ケイ素スイッチング素子を含み、
   前記配線基板は、セラミック基板であり、
   前記第１接合材および前記第２接合材は、スズを主成分とするはんだである、半導体装置。
5. 請求項１記載の半導体装置において、
   鉄道の車両に設けられたインバータに搭載されている、半導体装置。
6. 請求項１記載の半導体装置において、
   自動車の車体に設けられたインバータに搭載されている、半導体装置。
7. 第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、
   前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、
   前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、
   前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、
   前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、
   を有し、
   前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の端部に配置され、
   前記複数の半導体チップを構成する主材料の線膨張係数は、前記第１配線を構成する材料の線膨張係数、および、前記第２配線を構成する材料の線膨張係数よりも小さく、
   前記配線基板は、加熱された場合に、前記第１面側に向かって凸となる形状に変形し、
   前記第１配線の厚さは、前記第２配線の厚さよりも厚い、半導体装置。
8. 第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板と、
   前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線と、
   前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線と、
   前記第１配線上に第１接合材を介して搭載された複数の半導体チップと、
   前記第２配線との間に第２接合材を介して接合され、前記配線基板を支持するベース板と、
   を有し、
   前記複数の半導体チップは、平面視において、前記配線基板の端部に配置され、
   前記複数の半導体チップを構成する主材料の線膨張係数は、前記第１配線を構成する材料の線膨張係数、および、前記第２配線を構成する材料の線膨張係数よりも小さく、
   前記配線基板は、加熱された場合に、前記第１面側に向かって凸となる形状に変形し、
   前記第１配線を構成する材料の線膨張係数は、前記第２配線を構成する材料の線膨張係数よりも大きい、半導体装置。
9. （ａ）第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する配線基板を加熱し、前記配線基板を前記第１面側に向かって凸となる形状に変形させる工程、
   （ｂ）前記配線基板の前記第１面に形成された第１配線上に第１接合材を配置し、前記第１接合材を溶融させる工程、
   （ｃ）平面視において、前記配線基板の端部に配置された前記第１接合材上に複数の半導体チップを配置する工程、
   （ｄ）前記配線基板を冷却し、前記複数の半導体チップの下面と前記配線基板の前記端部の前記第１面とを接近させ、かつ、前記第１接合材を凝固させる工程、
   （ｅ）前記配線基板を加熱し、前記配線基板の前記端部を前記第２面側に向かって凸となる形状に変形させる工程、
   （ｆ）ベース板上に第２接合材を配置し、前記第２接合材を溶融させる工程、
   （ｇ）前記配線基板の前記第２面に形成された第２配線が前記第２接合材に接するように、前記第２接合材上に前記配線基板を配置する工程、
   （ｈ）前記配線基板を冷却し、前記ベース板の上面と前記配線基板の前記端部の前記第２面とを接近させ、かつ、前記第２接合材を凝固させる工程、
   を備える、半導体装置の製造方法。
10. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の半導体チップを構成する主材料の線膨張係数は、前記第１配線を構成する材料の線膨張係数、および、前記第２配線を構成する材料の線膨張係数よりも小さく、
    前記（ｄ）工程では、前記配線基板の前記端部の前記第１配線と前記複数の半導体チップとが一体化し、
    前記（ｅ）工程において、前記配線基板を加熱すると、前記配線基板の前記端部が前記第２面側に向かって凸となる形状に変形する、半導体装置の製造方法。
11. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１配線の厚さは、前記第２配線の厚さよりも厚く、
    前記（ａ）工程において、前記配線基板を加熱すると、前記配線基板が前記第１面側に向かって凸となる形状に変形する、半導体装置の製造方法。
12. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１配線を構成する材料の線膨張係数は、前記第２配線を構成する材料の線膨張係数よりも大きく、
    前記（ａ）工程において、前記配線基板を加熱すると、前記配線基板が前記第１面側に向かって凸となる形状に変形する、半導体装置の製造方法。
13. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１接合材を構成する材料の融点は、前記第２接合材を構成する材料の融点よりも高い、半導体装置の製造方法。

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