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公開番号2025107585
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-18
出願番号2025062386,2021023578
出願日2025-04-04,2021-02-17
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250711BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】外部端子における電界集中を緩和した半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の端子部20は、第2外部端子20cと、第2外部端子20cの上に配置された絶縁シート20bと、絶縁シート20bの上に配置された第1外部端子20aとを有し、第2外部端子20c、絶縁シート20bおよび第1外部端子20aは、階段状に配置されている。第1外部端子20aは、その外方端の辺に沿った第1端部20a3の裏面20a6が先端に近いほど第1端部20a3以外の裏面よりおもて面側に近づいている。これにより、第2外部端子20cの外方端部における電界強度が緩和される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１端部を含む端部を有する第１外部端子と、
おもて面の一部にテラス領域を有し、前記テラス領域を除いたおもて面の一部領域が前記第１外部端子の裏面に対向して配置された第２外部端子と、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に配置され、前記第２外部端子の前記テラス領域と隣接して配置された絶縁シートと、を有し、
前記第１外部端子のおもて面は、平坦であり、
前記第１外部端子の前記端部の裏面は、前記端部の先端に近いほど前記第２外部端子から離れており、
前記第１外部端子は、平面視で前記第２外部端子の前記テラス領域と前記第１外部端子とが配置される方向と直交する方向の両側辺の前記端部である第２端部および第３端部を有し、前記第２端部の裏面および前記第３端部の裏面は、前記端部の先端に近いほど前記第２外部端子から離れており、
前記第１外部端子の前記第２端部のおもて面の辺および前記第３端部のおもて面の辺は、平面視で前記第２外部端子の端部と重なっており、
前記第２外部端子は、平面視で前記第１外部端子の前記第１端部と前記第２端部および前記第３端部とがなす角部と対向するそれぞれの位置の前記第２外部端子の前記端部に切欠部を備えた、
半導体装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記絶縁シートは、平面視で前記第１端部と前記第２外部端子の前記テラス領域との間に前記第１外部端子と接触していない絶縁領域を備えている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１外部端子の前記端部の裏面からおもて面にわたる断面は、Ｒ面取り構造であり、前記Ｒ面取り構造の曲率半径は、前記第１外部端子の厚さの６０％以上、８０％以下である、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１外部端子の厚さは、０．６ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１外部端子の前記Ｒ面取り構造は、前記曲率半径が０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２外部端子の前記切欠部は、樹脂封止されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２外部端子の前記切欠部は、平面視で曲率半径０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の半円である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２外部端子の前記切欠部と前記第２外部端子の前記端部とがなす角部は、平面視で曲率半径０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下のフィレット円弧状である、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２外部端子の一部、前記絶縁シートの一部、前記第１外部端子の前記第２端部および前記第３端部が樹脂封止されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記絶縁シートの厚さは、前記第１外部端子の厚さよりも薄い、請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置に用いられる半導体装置は、一般に、次のように構成される。まず、半導体チップが絶縁基板上の配線パターンにはんだ付けによって実装される。端子ケースに一体に成形された外部端子は、その一端が絶縁基板上の配線パターンに接合される。半導体チップと配線パターンとの間、配線パターンと外部端子との間、または、半導体チップと外部端子との間は、金属ワイヤ等を用いて接合され、そして、端子ケース内部は、充填材を注入して封止される（特許文献１参照）。なお、絶縁基板の半導体チップが実装される側とは反対側の面に形成された金属箔には、金属板がはんだ付けによって接合されている。この金属板は、外表面を放熱フィン等に当接することによって、半導体チップが発生した熱を外部に放熱することができる。
【０００３】
このような半導体装置では、扱う電圧が高くなるほど絶縁基板に対する絶縁強度を高めることが必要になってくる。このために、配線パターンに相当する金属被覆の縁部から絶縁基板の縁部までの上部沿面距離を金属箔に相当する金属被覆の縁部から絶縁基板の縁部までの下部沿面距離より小さくすると、高電界箇所の電界を緩和できることが知られている（特許文献２参照）。また、上部沿面距離を下部沿面距離より小さくすることに加え、絶縁基板と金属板との間に封止用の充填材よりも低い誘電率の絶縁物を充填すると、電界緩和および欠陥抑制によって絶縁性能が向上することが知られている（特許文献３参照）。
【０００４】
また、セラミックを用いた絶縁基板の上下面に絶縁基板の外周より内側にオフセットした位置に銅板を配置し、上側の銅板の端部が下側の銅板の端部より内側に配置された回路基板を有し、下側の銅板の下面を除いてこれら絶縁基板、上側の銅板および下側の銅板を樹脂で封止された半導体装置において、絶縁基板と接する上側の銅板の端部に電界が集中することが知られている（非特許文献１参照）。そして、回路基板が、セラミックを用いた絶縁基板と、絶縁基板の外周よりも内側にオフセットして絶縁基板の上面に配置された電気回路パターンである上側の導体層と、平面視で絶縁基板の外周よりも内側にオフセットしかつ上記導体層の端部よりも外側まで延伸して絶縁基板の下面に配置された下側の導体層を有し、上側の導体層と絶縁基板との接合面の端部が上側の導体層の最外周端部より内側に入り込んでいる断面構造にすると、電界を抑制することが知られている（特許文献４参照）。
【０００５】
また、ベース基板上に配置された絶縁基板の凹部の端部に曲面を形成し、この凹部に金属層を形成し、金属層の上に回路側導体を配置することが知られている（特許文献５参照）。
【０００６】
また、配線パターンに相当する表面電極を絶縁基板に接合するロウ材を絶縁基板の側面側に迫り出すようにすると、その迫り出し部が絶縁基板の表面電極と裏面電極との間を遮蔽するので表面電極の上端部分の電界強度を緩和できることが知られている（特許文献６参照）。
【０００７】
さらに、絶縁基板の主面とこの主面に配置された導電板の側面との交差部をイオン液体を含むイオンゲルで被覆すると、交差部における局所的な電界集中が緩和され、絶縁耐圧を向上できることも知られている（特許文献７参照）。
【０００８】
また、半導体装置内において、高電圧が印加される配線パターン端部の電界集中を低減するものがある（特許文献８参照）。この半導体装置によれば、複数組の半導体チップを搭載した配線パターンのうち電位差が存在する二つの隣接配線パターンの間に、隣接配線パターン間電位差の間の電位を有する別の配線パターンを配設している。
【０００９】
ところで、半導体装置の中には、外部に大容量のキャパシタを接続することができる外部端子を備えたものがある（特許文献９参照）。キャパシタは、入力された直流の電源電圧の変動を平滑化するためのものである。半導体装置の外部端子は、キャパシタの電極と超音波接合により電気的に接続される。キャパシタの電極は、板状の正側外部電極および負側外部電極が絶縁部材を挟んで並行に配置した構成を有している。これにより、キャパシタの電極は、インダクタンスの発生が抑制され、接合部の抵抗値が低減される。
【００１０】
また、絶縁板を挟んで板状の複数の導体がパワーモジュールの側面から突出し、平面視で上側の導体の端部と絶縁板の端部が一致しているパワーモジュールが知られている。このパワーモジュールは、平滑用コンデンサの正極および負極にそれぞれ接続される各直流バスバーの先端部は、ロウ材によって正極側主電極および負極側主電極に各々電気的に接続さている（特許文献１０、１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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