JP2000323647A - モジュール型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
モジュール型半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、インダクタンスが低く、電流バラ
ンスが優れ、基板体の変形や破損を防止して、高絶縁信
頼性とすることを目的とする。 【解決手段】 基板体４を構成する導電層２上に絶縁体
１１を介して接合された島状電極１２に複数の半導体チ
ップ５ａ〜５ｄの各所定電極１０が結線され、且つ島状
電極１２は基板体４の中心線上に位置するか又は基板体
４の中心に対して対称形状を有するかの何れかであるこ
とを特徴とする。
ンスが優れ、基板体の変形や破損を防止して、高絶縁信
頼性とすることを目的とする。 【解決手段】 基板体４を構成する導電層２上に絶縁体
１１を介して接合された島状電極１２に複数の半導体チ
ップ５ａ〜５ｄの各所定電極１０が結線され、且つ島状
電極１２は基板体４の中心線上に位置するか又は基板体
４の中心に対して対称形状を有するかの何れかであるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁信頼性を著し
く向上させ、且つ半導体素子の電流バランスの向上や低
インダクタンス化を図ったモジュール型半導体装置及び
その製造方法に関する。
く向上させ、且つ半導体素子の電流バランスの向上や低
インダクタンス化を図ったモジュール型半導体装置及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップは数ｍＡから数Ａと
いった比較的小さい電流の制御に用いられていたが、近
年では１個の半導体チップで数１０Ａから１００Ａ近く
の電流の制御が可能となっている。また、１つの絶縁性
樹脂ケースの中に複数個の半導体チップを内蔵したモジ
ュール型半導体装置では、１つのモジュールで数１００
Ａから１０００Ａ以上の電流の制御が可能であり、今日
では圧延プラントや化学プラントにおける大型モータの
駆動用電源や車両等に幅広く使用されている。
いった比較的小さい電流の制御に用いられていたが、近
年では１個の半導体チップで数１０Ａから１００Ａ近く
の電流の制御が可能となっている。また、１つの絶縁性
樹脂ケースの中に複数個の半導体チップを内蔵したモジ
ュール型半導体装置では、１つのモジュールで数１００
Ａから１０００Ａ以上の電流の制御が可能であり、今日
では圧延プラントや化学プラントにおける大型モータの
駆動用電源や車両等に幅広く使用されている。
【０００３】このような複数個の半導体チップを内蔵し
たモジュール型半導体装置の第１の従来技術としては、
例えば図９に示すようなものがある。同図において、半
導体チップ５ａ，５ｂには、それぞれコレクタ電極とエ
ミッタ電極１０があり、このコレクタ電極とエミッタ電
極１０間に流れる電流をゲート電極１４からの信号（電
流）により制御している。通常、コレクタ電極は半導体
チップ５ａ，５ｂの裏面にあり、エミッタ電極１０とゲ
ート電極１４は表面に位置している。これらの半導体チ
ップ５ａ，５ｂは、絶縁性セラミックス板３１の表・裏
面に導電層３２ａ，３２ｂ，３３を接合した基板体３４
上に半田３６により接合されており、半導体チップ５
ａ，５ｂのコレクタ電極は、この基板体３４上の導電層
３２ａと電気的に接続され、この導電層３２ａを介して
接続端子２６に接続されている。一方、エミッタ電極１
０は導電層３２ａとは電気的に絶縁された他の導電層３
２ｂにボンディングワイヤ３５により結線されており、
この導電層３２ｂを介して接続端子２７に接続されてい
る。また、ゲート電極１４は基板体３４外の接続端子２
８にボンディングワイヤ３７により結線されている。３
９はベースであり、導電層３３に半田３８で接合されて
いる。
たモジュール型半導体装置の第１の従来技術としては、
例えば図９に示すようなものがある。同図において、半
導体チップ５ａ，５ｂには、それぞれコレクタ電極とエ
ミッタ電極１０があり、このコレクタ電極とエミッタ電
極１０間に流れる電流をゲート電極１４からの信号（電
流）により制御している。通常、コレクタ電極は半導体
チップ５ａ，５ｂの裏面にあり、エミッタ電極１０とゲ
ート電極１４は表面に位置している。これらの半導体チ
ップ５ａ，５ｂは、絶縁性セラミックス板３１の表・裏
面に導電層３２ａ，３２ｂ，３３を接合した基板体３４
上に半田３６により接合されており、半導体チップ５
ａ，５ｂのコレクタ電極は、この基板体３４上の導電層
３２ａと電気的に接続され、この導電層３２ａを介して
接続端子２６に接続されている。一方、エミッタ電極１
０は導電層３２ａとは電気的に絶縁された他の導電層３
２ｂにボンディングワイヤ３５により結線されており、
この導電層３２ｂを介して接続端子２７に接続されてい
る。また、ゲート電極１４は基板体３４外の接続端子２
８にボンディングワイヤ３７により結線されている。３
９はベースであり、導電層３３に半田３８で接合されて
いる。
【０００４】しかしながら、半導体チップ５ａ，５ｂを
接合する基板体３４表面の導電層３２ａ（コレクタ部）
と、ボンディングワイヤ３５により半導体チップ５ａ，
５ｂのエミッタ電極１０と結線される導電層３２ｂ（エ
ミッタ部）という２つの領域に分割すると、基板体３４
を構成する絶縁性セラミックス板３１と導電層３２ａ，
３２ｂとの熱膨張率の違いから、表面に導電層が接合さ
れていない絶縁性セラミックス板３１の領域には大きな
引張りの残留応力が発生し、小さな外力の作用により絶
縁性セラミックス板３１に割れが発生し、モジュール型
半導体装置が絶縁破壊する恐れがある。さらに、導電層
３２ａと導電層３２ｂとは電気的に絶縁する必要がある
ため、特に大容量・高耐圧のモジュール型半導体装置で
は両者の間に大きな距離を取る必要があり、基板体３４
及びこの基板体３４を収納するモジュールの形状が大き
くなるとともに、ボンディングワイヤ３５の長さも長く
なる。これらの結果は、モジュール内の配線を長くする
ことにつながるため、モジュール型半導体装置のインダ
クタンスを大きくし、半導体チップ５ａ，５ｂ間の電流
のバランスを悪化させるため、大容量・高耐圧のモジュ
ール型半導体装置には好ましくない。
接合する基板体３４表面の導電層３２ａ（コレクタ部）
と、ボンディングワイヤ３５により半導体チップ５ａ，
５ｂのエミッタ電極１０と結線される導電層３２ｂ（エ
ミッタ部）という２つの領域に分割すると、基板体３４
を構成する絶縁性セラミックス板３１と導電層３２ａ，
３２ｂとの熱膨張率の違いから、表面に導電層が接合さ
れていない絶縁性セラミックス板３１の領域には大きな
引張りの残留応力が発生し、小さな外力の作用により絶
縁性セラミックス板３１に割れが発生し、モジュール型
半導体装置が絶縁破壊する恐れがある。さらに、導電層
３２ａと導電層３２ｂとは電気的に絶縁する必要がある
ため、特に大容量・高耐圧のモジュール型半導体装置で
は両者の間に大きな距離を取る必要があり、基板体３４
及びこの基板体３４を収納するモジュールの形状が大き
くなるとともに、ボンディングワイヤ３５の長さも長く
なる。これらの結果は、モジュール内の配線を長くする
ことにつながるため、モジュール型半導体装置のインダ
クタンスを大きくし、半導体チップ５ａ，５ｂ間の電流
のバランスを悪化させるため、大容量・高耐圧のモジュ
ール型半導体装置には好ましくない。
【０００５】このような観点から、図１０に第２の従来
技術として示すように、基板体３４の周囲に導電層３２
と電気的に絶縁されたフレーム状の電極４０を設け、こ
のフレーム状の電極４０と半導体チップ５ａ，５ｂのエ
ミッタ電極１０とをボンディングワイヤ３５により結線
するようにしたものがある。この第２の従来技術によれ
ば、基板体３４上の導電層３２はコレクタ電極のみとな
り、その結果、導電層３２を分割する必要がなく、絶縁
性セラミックス板３１への引張り残留応力の発生を防止
することができる。しかしながら、このフレーム状電極
４０を設置することにより、モジュール型半導体装置は
大型化し、且つボンディングワイヤ３５も長くなるとい
う問題があり、必ずしも満足な性能が得られない。
技術として示すように、基板体３４の周囲に導電層３２
と電気的に絶縁されたフレーム状の電極４０を設け、こ
のフレーム状の電極４０と半導体チップ５ａ，５ｂのエ
ミッタ電極１０とをボンディングワイヤ３５により結線
するようにしたものがある。この第２の従来技術によれ
ば、基板体３４上の導電層３２はコレクタ電極のみとな
り、その結果、導電層３２を分割する必要がなく、絶縁
性セラミックス板３１への引張り残留応力の発生を防止
することができる。しかしながら、このフレーム状電極
４０を設置することにより、モジュール型半導体装置は
大型化し、且つボンディングワイヤ３５も長くなるとい
う問題があり、必ずしも満足な性能が得られない。
【０００６】これらの問題を改善するため、図１１に第
３の従来技術として示すように、基板体３４表面の導電
層３２の端部に絶縁層４１を介して島状電極４２を接合
し、この島状電極４２と半導体チップ５ａ，５ｂのエミ
ッタ電極１０とをボンディングワイヤ３５により結線す
るようにしたものが提案されている。この第３の従来技
術によれば半導体チップ５ａ，５ｂのエミッタ電極１０
を接続する島状電極４２が基板体３４上にあるため、モ
ジュール型半導体装置の大型化を抑え、且つボンディン
グワイヤ３５の長さも比較的短かくできる。しかしなが
ら、このような島状電極４２の設置により、島状電極４
２の接合時に発生する残留応力により基板体３４が不均
一に変形し、半導体チップ５ａ，５ｂを接合した基板体
３４をベース３９に半田３８により固定する際に、半田
３８の層に欠陥が発生する確率が高くなるという問題が
あった。このような半田３８部に発生した欠陥は、稼働
時の熱サイクルの負荷により熱疲労亀裂の起点となり、
基板体３４がベース３９から剥離する原因になる。さら
に、近年ではモジュール型半導体装置の大容量化と高耐
圧化により稼働時にも大きな熱応力が発生するため、島
状電極４２の設置により不均一に変形した基板体３４に
おいては、高い残留応力に稼働中の熱応力が重畳され、
基板体３４を構成する絶縁性セラミックス板３１や島状
電極４２が損傷し短絡事故が発生したり、半田層３８に
熱疲労亀裂が生じて剥離することが問題となっていた。
３の従来技術として示すように、基板体３４表面の導電
層３２の端部に絶縁層４１を介して島状電極４２を接合
し、この島状電極４２と半導体チップ５ａ，５ｂのエミ
ッタ電極１０とをボンディングワイヤ３５により結線す
るようにしたものが提案されている。この第３の従来技
術によれば半導体チップ５ａ，５ｂのエミッタ電極１０
を接続する島状電極４２が基板体３４上にあるため、モ
ジュール型半導体装置の大型化を抑え、且つボンディン
グワイヤ３５の長さも比較的短かくできる。しかしなが
ら、このような島状電極４２の設置により、島状電極４
２の接合時に発生する残留応力により基板体３４が不均
一に変形し、半導体チップ５ａ，５ｂを接合した基板体
３４をベース３９に半田３８により固定する際に、半田
３８の層に欠陥が発生する確率が高くなるという問題が
あった。このような半田３８部に発生した欠陥は、稼働
時の熱サイクルの負荷により熱疲労亀裂の起点となり、
基板体３４がベース３９から剥離する原因になる。さら
に、近年ではモジュール型半導体装置の大容量化と高耐
圧化により稼働時にも大きな熱応力が発生するため、島
状電極４２の設置により不均一に変形した基板体３４に
おいては、高い残留応力に稼働中の熱応力が重畳され、
基板体３４を構成する絶縁性セラミックス板３１や島状
電極４２が損傷し短絡事故が発生したり、半田層３８に
熱疲労亀裂が生じて剥離することが問題となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のモジュー
ル型半導体装置においては、大容量・高耐圧化に伴い半
導体チップ数が増大し、モジュールも大型化する傾向が
あり、その結果、配線長さの増加によるインダクタンス
の増大や半導体チップ間の電流バランスの不均一により
半導体チップが損傷したり、半導体チップ本来の性能を
発揮させることができなかった。その対策としては基板
体上に島状電極を設置することが有効と考えられるが、
このような島状電極の設置により基板体の変形や、製造
時の高い残留応力の発生により基板体が破損したり、ま
た稼働時の熱応力により基板体に剥離を生じるという問
題があった。
ル型半導体装置においては、大容量・高耐圧化に伴い半
導体チップ数が増大し、モジュールも大型化する傾向が
あり、その結果、配線長さの増加によるインダクタンス
の増大や半導体チップ間の電流バランスの不均一により
半導体チップが損傷したり、半導体チップ本来の性能を
発揮させることができなかった。その対策としては基板
体上に島状電極を設置することが有効と考えられるが、
このような島状電極の設置により基板体の変形や、製造
時の高い残留応力の発生により基板体が破損したり、ま
た稼働時の熱応力により基板体に剥離を生じるという問
題があった。
【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
インダクタンスが低く、電流バランスが優れ、基板体の
変形や破損を防止して、絶縁信頼性の高いモジュール型
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
インダクタンスが低く、電流バランスが優れ、基板体の
変形や破損を防止して、絶縁信頼性の高いモジュール型
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のモジュール型半導体装置は、絶縁性
セラミックス板の表面に導電層が接合された基板体にお
ける前記導電層上に複数の半導体チップが接合されたモ
ジュール型半導体装置において、前記導電層上に絶縁体
を介して接合された島状電極に前記複数の半導体チップ
の各所定電極が結線され、且つ前記島状電極は前記基板
体の中心線上に位置するか又は前記基板体の中心に対し
て対称形状を有するかの何れかであることを要旨とす
る。この構成により、半導体チップのエミッタ電極等で
ある各所定電極と島状電極を結線するボンディングワイ
ヤの長さを短く、且つ略均一にすることが可能となる。
また、基板体上に島状電極を接合したことで発生する残
留応力を均一化させることができ、稼働時に熱応力が重
畳された場合でも基板体の破損を防止することが可能と
なる。
に、請求項１記載のモジュール型半導体装置は、絶縁性
セラミックス板の表面に導電層が接合された基板体にお
ける前記導電層上に複数の半導体チップが接合されたモ
ジュール型半導体装置において、前記導電層上に絶縁体
を介して接合された島状電極に前記複数の半導体チップ
の各所定電極が結線され、且つ前記島状電極は前記基板
体の中心線上に位置するか又は前記基板体の中心に対し
て対称形状を有するかの何れかであることを要旨とす
る。この構成により、半導体チップのエミッタ電極等で
ある各所定電極と島状電極を結線するボンディングワイ
ヤの長さを短く、且つ略均一にすることが可能となる。
また、基板体上に島状電極を接合したことで発生する残
留応力を均一化させることができ、稼働時に熱応力が重
畳された場合でも基板体の破損を防止することが可能と
なる。
【００１０】請求項２記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は、前記半導体チップと他の半導体チ
ップとの間に位置することを要旨とする。この構成によ
り、島状電極は絶縁体を介して基板体を構成する導電層
上に接合されているので、島状電極と通常半導体チップ
のコレクタ電極等となる導電層との沿面絶縁距離が長
く、複数の半導体チップ間の距離を小さくしても必要な
耐圧を維持することが可能である。このため、ボンディ
ングワイヤを、より一層短くすることが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は、前記半導体チップと他の半導体チ
ップとの間に位置することを要旨とする。この構成によ
り、島状電極は絶縁体を介して基板体を構成する導電層
上に接合されているので、島状電極と通常半導体チップ
のコレクタ電極等となる導電層との沿面絶縁距離が長
く、複数の半導体チップ間の距離を小さくしても必要な
耐圧を維持することが可能である。このため、ボンディ
ングワイヤを、より一層短くすることが可能となる。
【００１１】請求項３記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は十字形状に形成されて前記複数の半
導体チップ間に配置されていることを要旨とする。この
構成により、基板体上に島状電極を接合したことによる
基板体の変形を一層抑制することができ、残留応力を低
減することが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は十字形状に形成されて前記複数の半
導体チップ間に配置されていることを要旨とする。この
構成により、基板体上に島状電極を接合したことによる
基板体の変形を一層抑制することができ、残留応力を低
減することが可能となる。
【００１２】請求項４記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は前記複数の半導体チップを囲むよう
に枠状に形成してなることを要旨とする。この構成によ
り、基板体上に島状電極を接合したことによる基板体の
変形を顕著に低減させることが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は前記複数の半導体チップを囲むよう
に枠状に形成してなることを要旨とする。この構成によ
り、基板体上に島状電極を接合したことによる基板体の
変形を顕著に低減させることが可能となる。
【００１３】請求項５記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、前記絶縁性セラミックス板よりも弾
性係数の小さい材質からなることを要旨とする。この構
成により、基板体の変形や残留応力は導電層上に接合さ
れた絶縁体に起因している。このため、絶縁体の材質と
して弾性係数の小さい材質を用いることで基板体の変形
を小さくし、残留応力を低減することが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、前記絶縁性セラミックス板よりも弾
性係数の小さい材質からなることを要旨とする。この構
成により、基板体の変形や残留応力は導電層上に接合さ
れた絶縁体に起因している。このため、絶縁体の材質と
して弾性係数の小さい材質を用いることで基板体の変形
を小さくし、残留応力を低減することが可能となる。
【００１４】請求項６記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、絶縁性セラミックス製であることを
要旨とする。この構成により、絶縁体が熱的に安定し、
高熱負荷状態でも優れた絶縁性が維持される。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、絶縁性セラミックス製であることを
要旨とする。この構成により、絶縁体が熱的に安定し、
高熱負荷状態でも優れた絶縁性が維持される。
【００１５】請求項７記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁性セラミックス板及び前記絶縁体の材質と
して、金属窒化物又は金属酸化物の何れかを用いてなる
ことを要旨とする。この構成により、絶縁性、耐熱性、
強度、熱伝導率に優れた材質を用いることで、高耐圧化
に加えて、半導体チップ及び島状電極の温度上昇を抑制
し、基板体・島状電極に作用する残留応力や熱応力を低
減することが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁性セラミックス板及び前記絶縁体の材質と
して、金属窒化物又は金属酸化物の何れかを用いてなる
ことを要旨とする。この構成により、絶縁性、耐熱性、
強度、熱伝導率に優れた材質を用いることで、高耐圧化
に加えて、半導体チップ及び島状電極の温度上昇を抑制
し、基板体・島状電極に作用する残留応力や熱応力を低
減することが可能となる。
【００１６】請求項８記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体の厚さは０．２ｍｍ以上で、且つ前記絶
縁性セラミックス板の厚さよりも薄いことを要旨とす
る。この構成により、島状電極と導電層との間に十分な
絶縁性が維持されるとともに絶縁体の剛性が低く抑えら
れて基板体上に絶縁体を接合したことによる基板体の変
形を小さくすることが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体の厚さは０．２ｍｍ以上で、且つ前記絶
縁性セラミックス板の厚さよりも薄いことを要旨とす
る。この構成により、島状電極と導電層との間に十分な
絶縁性が維持されるとともに絶縁体の剛性が低く抑えら
れて基板体上に絶縁体を接合したことによる基板体の変
形を小さくすることが可能となる。
【００１７】請求項９記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記導電層及び前記島状電極の材質として、銅、ア
ルミニウム又はこれらを主成分とする合金又は複合材料
の何れかを用いてなることを要旨とする。この構成によ
り、導電層及び島状電極の材質として、高い導電率及び
熱伝導率と低いヤング率とを備えた材質を用いること
で、強度的に脆い絶縁性セラミックス板及び絶縁体に発
生する残留応力や熱応力を低減することが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記導電層及び前記島状電極の材質として、銅、ア
ルミニウム又はこれらを主成分とする合金又は複合材料
の何れかを用いてなることを要旨とする。この構成によ
り、導電層及び島状電極の材質として、高い導電率及び
熱伝導率と低いヤング率とを備えた材質を用いること
で、強度的に脆い絶縁性セラミックス板及び絶縁体に発
生する残留応力や熱応力を低減することが可能となる。
【００１８】請求項１０記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、前記半導体チップとの間に０．５ｍ
ｍ以上の距離を空けて前記基板体上に固定してなること
を要旨とする。この構成により、島状電極と半導体チッ
プとの間に十分な耐圧が維持される。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体は、前記半導体チップとの間に０．５ｍ
ｍ以上の距離を空けて前記基板体上に固定してなること
を要旨とする。この構成により、島状電極と半導体チッ
プとの間に十分な耐圧が維持される。
【００１９】請求項１１記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極の外形は前記絶縁体の外形よりも小さ
く、且つ前記島状電極の外形と前記絶縁体の外形との間
に０．５ｍｍ以上の距離を空けてなることを要旨とす
る。この構成により、島状電極と通常半導体チップのコ
レクタ電極等となる導電層との沿面耐圧が十分に高くな
り、島状電極と半導体チップとの間に十分な耐圧が維持
される。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極の外形は前記絶縁体の外形よりも小さ
く、且つ前記島状電極の外形と前記絶縁体の外形との間
に０．５ｍｍ以上の距離を空けてなることを要旨とす
る。この構成により、島状電極と通常半導体チップのコ
レクタ電極等となる導電層との沿面耐圧が十分に高くな
り、島状電極と半導体チップとの間に十分な耐圧が維持
される。
【００２０】請求項１２記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上の
面取りがされていることを要旨とする。この構成によ
り、強度的に脆い絶縁体のコーナー部に適正な面取りを
行うことで応力集中が緩和され、熱応力等による絶縁体
の損傷が防止される。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記絶縁体のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上の
面取りがされていることを要旨とする。この構成によ
り、強度的に脆い絶縁体のコーナー部に適正な面取りを
行うことで応力集中が緩和され、熱応力等による絶縁体
の損傷が防止される。
【００２１】請求項１３記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上
の面取りがされていることを要旨とする。この構成によ
り、電界集中により絶縁破壊の起点となり易い島状電極
のコーナー部に適正な面取りを行うことで電界集中が緩
和され、島状電極と通常半導体チップのコレクタ電極等
となる導電層との沿面絶縁耐圧が十分に高くなる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上
の面取りがされていることを要旨とする。この構成によ
り、電界集中により絶縁破壊の起点となり易い島状電極
のコーナー部に適正な面取りを行うことで電界集中が緩
和され、島状電極と通常半導体チップのコレクタ電極等
となる導電層との沿面絶縁耐圧が十分に高くなる。
【００２２】請求項１４記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記基板体は、導電層を挟んだ２枚以上の絶縁性セ
ラミックス板で構成してなることを要旨とする。この構
成により、内部欠陥等に起因して１枚の絶縁性セラミッ
クス板が破損した場合でも、所定の絶縁耐圧を保持する
ことが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記基板体は、導電層を挟んだ２枚以上の絶縁性セ
ラミックス板で構成してなることを要旨とする。この構
成により、内部欠陥等に起因して１枚の絶縁性セラミッ
クス板が破損した場合でも、所定の絶縁耐圧を保持する
ことが可能となる。
【００２３】請求項１５記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は、外部接続端子と冶金的もしくは機
械的に一体化してなることを要旨とする。この構成によ
り、半導体チップのエミッタ電極等が結線される島状電
極からエミッタ等外部接続端子までの配線が短くなり、
インダクタンスを顕著に低くすることが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極は、外部接続端子と冶金的もしくは機
械的に一体化してなることを要旨とする。この構成によ
り、半導体チップのエミッタ電極等が結線される島状電
極からエミッタ等外部接続端子までの配線が短くなり、
インダクタンスを顕著に低くすることが可能となる。
【００２４】請求項１６記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極と電気的に絶縁された他の島状電極
を、前記導電層上に絶縁体を介して接合し、当該他の島
状電極に前記半導体チップの他の所定電極を結線してな
ることを要旨とする。この構成により、半導体チップの
エミッタ電極等に加え、ゲート電極等である他の所定電
極と他の島状電極を結線するボンディングワイヤの長さ
も短く、且つ均一にすることが可能となる。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記島状電極と電気的に絶縁された他の島状電極
を、前記導電層上に絶縁体を介して接合し、当該他の島
状電極に前記半導体チップの他の所定電極を結線してな
ることを要旨とする。この構成により、半導体チップの
エミッタ電極等に加え、ゲート電極等である他の所定電
極と他の島状電極を結線するボンディングワイヤの長さ
も短く、且つ均一にすることが可能となる。
【００２５】請求項１７記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１６記載のモジュール型半導体装置にお
いて、前記他の島状電極は、他の外部接続端子と冶金的
もしくは機械的に一体化してなることを要旨とする。こ
の構成により、半導体チップのゲート電極等が結線され
る他の島状電極から他のゲート等外部接続端子までの配
線が短くなり、インダクタンスを顕著に低くすることが
可能となる。
は、上記請求項１６記載のモジュール型半導体装置にお
いて、前記他の島状電極は、他の外部接続端子と冶金的
もしくは機械的に一体化してなることを要旨とする。こ
の構成により、半導体チップのゲート電極等が結線され
る他の島状電極から他のゲート等外部接続端子までの配
線が短くなり、インダクタンスを顕著に低くすることが
可能となる。
【００２６】請求項１８記載のモジュール型半導体装置
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記半導体チップ、前記島状電極及び前記半導体チ
ップの所定電極と前記島状電極を結線したボンディング
ワイヤが絶縁性樹脂で覆われていることを要旨とする。
この構成により、電位の異なる各電極等を絶縁性樹脂に
より被覆することで、モジュール型半導体装置の絶縁耐
圧性が著しく向上する。
は、上記請求項１記載のモジュール型半導体装置におい
て、前記半導体チップ、前記島状電極及び前記半導体チ
ップの所定電極と前記島状電極を結線したボンディング
ワイヤが絶縁性樹脂で覆われていることを要旨とする。
この構成により、電位の異なる各電極等を絶縁性樹脂に
より被覆することで、モジュール型半導体装置の絶縁耐
圧性が著しく向上する。
【００２７】請求項１９記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、絶縁性セラミックス板の表面に導電層が
接合された基板体と、前記導電層上に接合された複数の
半導体チップと、前記導電層上に絶縁体を介して接合さ
れ前記複数の半導体チップの各所定電極が結線された島
状電極とを備え、前記島状電極は前記基板体の中心線上
に位置するか又は前記基板体の中心に対して対称形状を
有するかの何れかであるモジュール型半導体装置の製造
方法であって、前記絶縁体と前記島状電極とを接合する
方法として接合材を用いず、銅直接接合法を用いること
を要旨とする。この構成により、応力集中により破壊の
起点となり易い接合材を用いず、絶縁体と島状電極とを
酸化物共晶反応を利用した銅直接接合法を用いて接合す
ることで、熱サイクル寿命に優れた島状電極部が得られ
る。
の製造方法は、絶縁性セラミックス板の表面に導電層が
接合された基板体と、前記導電層上に接合された複数の
半導体チップと、前記導電層上に絶縁体を介して接合さ
れ前記複数の半導体チップの各所定電極が結線された島
状電極とを備え、前記島状電極は前記基板体の中心線上
に位置するか又は前記基板体の中心に対して対称形状を
有するかの何れかであるモジュール型半導体装置の製造
方法であって、前記絶縁体と前記島状電極とを接合する
方法として接合材を用いず、銅直接接合法を用いること
を要旨とする。この構成により、応力集中により破壊の
起点となり易い接合材を用いず、絶縁体と島状電極とを
酸化物共晶反応を利用した銅直接接合法を用いて接合す
ることで、熱サイクル寿命に優れた島状電極部が得られ
る。
【００２８】請求項２０記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項１９記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記基板体を構成する前記
導電層と前記絶縁体との接合方法として、接合材を用い
ず、銅直接接合法を用いることを要旨とする。この構成
により、基板体を構成する導電層と絶縁体との接合方法
として、上記と同様に、酸化物共晶反応を利用した銅直
接接合法を用いることで、一層熱サイクル寿命に優れた
島状電極部が得られる。
の製造方法は、上記請求項１９記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記基板体を構成する前記
導電層と前記絶縁体との接合方法として、接合材を用い
ず、銅直接接合法を用いることを要旨とする。この構成
により、基板体を構成する導電層と絶縁体との接合方法
として、上記と同様に、酸化物共晶反応を利用した銅直
接接合法を用いることで、一層熱サイクル寿命に優れた
島状電極部が得られる。
【００２９】請求項２１記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項１９記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記基板体を構成する前記
導電層と前記絶縁体との接合方法として、当該絶縁体に
おける接合面に他の導電層を設け、前記導電層と前記他
の導電層とを低融点の接合材を用いて接合することを要
旨とする。この構成により、接合温度が低くなって、基
板体や絶縁体を含む島状電極部の残留応力を小さくする
ことが可能となる。
の製造方法は、上記請求項１９記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記基板体を構成する前記
導電層と前記絶縁体との接合方法として、当該絶縁体に
おける接合面に他の導電層を設け、前記導電層と前記他
の導電層とを低融点の接合材を用いて接合することを要
旨とする。この構成により、接合温度が低くなって、基
板体や絶縁体を含む島状電極部の残留応力を小さくする
ことが可能となる。
【００３０】請求項２２記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記他の導電層の材質とし
て、銅、アルミニウム又はこれらを主成分とする合金の
何れかを用いることを要旨とする。この構成により、絶
縁体の接合面に設ける他の導電層の材質として、高い熱
伝導率と低いヤング率及び降伏応力とを備えた材質を用
いることで、島状電極の熱が効率良く基板体に逃げて温
度の上昇が抑えられ、熱応力の増大が防止されるととも
に絶縁体や基板体に発生する熱応力も低減させることが
可能となる。
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記他の導電層の材質とし
て、銅、アルミニウム又はこれらを主成分とする合金の
何れかを用いることを要旨とする。この構成により、絶
縁体の接合面に設ける他の導電層の材質として、高い熱
伝導率と低いヤング率及び降伏応力とを備えた材質を用
いることで、島状電極の熱が効率良く基板体に逃げて温
度の上昇が抑えられ、熱応力の増大が防止されるととも
に絶縁体や基板体に発生する熱応力も低減させることが
可能となる。
【００３１】請求項２３記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記他の導電層の外形は前
記絶縁体の外形よりも小さく、且つ前記絶縁体の外形と
前記他の導電層の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を
設けることを要旨とする。この構成により、半導体チッ
プのエミッタ電極等が結線される島状電極と半導体チッ
プのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐圧距離が長
くなって、半導体チップのコレクタ電極等とエミッタ電
極等との間の良好な絶縁を維持することが可能となる。
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記他の導電層の外形は前
記絶縁体の外形よりも小さく、且つ前記絶縁体の外形と
前記他の導電層の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を
設けることを要旨とする。この構成により、半導体チッ
プのエミッタ電極等が結線される島状電極と半導体チッ
プのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐圧距離が長
くなって、半導体チップのコレクタ電極等とエミッタ電
極等との間の良好な絶縁を維持することが可能となる。
【００３２】請求項２４記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記低融点の接合材とし
て、Ｐｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｃｕの少なくとも１種類
を主成分とする金属を用いることを要旨とする。この構
成により、低融点の接合材として適切な機能が得られる
とともに、これらの金属はクリープ変形し易いことか
ら、自ら変形することにより絶縁体や基板体に発生する
熱応力を緩和することが可能となる。
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記低融点の接合材とし
て、Ｐｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｃｕの少なくとも１種類
を主成分とする金属を用いることを要旨とする。この構
成により、低融点の接合材として適切な機能が得られる
とともに、これらの金属はクリープ変形し易いことか
ら、自ら変形することにより絶縁体や基板体に発生する
熱応力を緩和することが可能となる。
【００３３】請求項２５記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記低融点の接合材とし
て、弾性係数が１００ＧＰａ以下、もしくは降伏応力が
１００ＭＰａ以下の金属を用いることを要旨とする。こ
の構成により、低融点の接合材として変形能に優れた材
料を用いることにより熱応力により自ら変形すること
で、絶縁体や基板体に発生する熱応力を十分に緩和する
ことが可能となる。
の製造方法は、上記請求項２１記載のモジュール型半導
体装置の製造方法において、前記低融点の接合材とし
て、弾性係数が１００ＧＰａ以下、もしくは降伏応力が
１００ＭＰａ以下の金属を用いることを要旨とする。こ
の構成により、低融点の接合材として変形能に優れた材
料を用いることにより熱応力により自ら変形すること
で、絶縁体や基板体に発生する熱応力を十分に緩和する
ことが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３５】本発明の第１の実施の形態を図１を用いて
説明する。まず、本実施の形態の構成を説明すると、図
１において、絶縁性セラミックス板１の表裏面にそれぞ
れ導電層２，３が接合された基板体４における一方の導
電層２上には、複数個（図では４個）の半導体チップ５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが半田６で接合されている。ま
た、基板体４の他方の導電層３は、金属製ベース７に半
田８で接合されており、半導体チップ５ａ〜５ｄから発
生する熱を基板体４と金属製ベース７を介してヒートシ
ンク９に逃がす構成になっている。一般に、半導体チッ
プ５ａ〜５ｄの裏面はコレクタ電極になっており、基板
体４表面の一方の導電層２と半田６で接合されることで
電気的に接続されている。また、半導体チップ５ａ〜５
ｄの上面には、それぞれ複数のエミッタ電極（所定電
極）１０があり、この半導体チップ５ａ〜５ｄの各エミ
ッタ電極１０は、基板体４上に絶縁体１１を介して接合
された島状エミッタ電極１２ａにボンディングワイヤ１
３により結線されている。半導体チップ５ａ〜５ｄ裏面
のコレクタ電極と表面のエミッタ電極１０間に流れる電
流は、半導体チップ５ａ〜５ｄの表面部に配置されたゲ
ート電極（他の所定電極）１４により制御されるように
なっており、このゲート電極１４は、基板体４外に設置
された図示省略の電極にボンディングワイヤにより結線
されている。
説明する。まず、本実施の形態の構成を説明すると、図
１において、絶縁性セラミックス板１の表裏面にそれぞ
れ導電層２，３が接合された基板体４における一方の導
電層２上には、複数個（図では４個）の半導体チップ５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが半田６で接合されている。ま
た、基板体４の他方の導電層３は、金属製ベース７に半
田８で接合されており、半導体チップ５ａ〜５ｄから発
生する熱を基板体４と金属製ベース７を介してヒートシ
ンク９に逃がす構成になっている。一般に、半導体チッ
プ５ａ〜５ｄの裏面はコレクタ電極になっており、基板
体４表面の一方の導電層２と半田６で接合されることで
電気的に接続されている。また、半導体チップ５ａ〜５
ｄの上面には、それぞれ複数のエミッタ電極（所定電
極）１０があり、この半導体チップ５ａ〜５ｄの各エミ
ッタ電極１０は、基板体４上に絶縁体１１を介して接合
された島状エミッタ電極１２ａにボンディングワイヤ１
３により結線されている。半導体チップ５ａ〜５ｄ裏面
のコレクタ電極と表面のエミッタ電極１０間に流れる電
流は、半導体チップ５ａ〜５ｄの表面部に配置されたゲ
ート電極（他の所定電極）１４により制御されるように
なっており、このゲート電極１４は、基板体４外に設置
された図示省略の電極にボンディングワイヤにより結線
されている。
【００３６】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ａを絶縁体１１を介して基板
体１４上に設けることにより、半導体チップ５ａ〜５ｄ
の各エミッタ電極１０と島状エミッタ電極１２ａを結線
するボンディングワイヤ１３の長さを短く、且つ均一に
することができて、モジュール型半導体装置のインダク
タンスを低くすることができ、複数の半導体チップ５ａ
〜５ｄ間の電流も均一化することができる。島状エミッ
タ電極１２ａを基板体４の中心線上に、中心線に対して
対称形状に配置することにより、基板体４上に島状エミ
ッタ電極１２ａを接合したことで発生する残留応力を均
一化できるので、稼働時に熱応力が重畳された場合でも
基板体４が破損せず、モジュール型半導体装置の絶縁破
壊による短絡を防止することができる。また、基板体４
の変形も小さくなるので、基板体４をベース７に半田８
で接合した場合にも、半田層８に欠陥が生じ難く半田層
８の熱疲労亀裂による剥離を防止することができる。
て、島状エミッタ電極１２ａを絶縁体１１を介して基板
体１４上に設けることにより、半導体チップ５ａ〜５ｄ
の各エミッタ電極１０と島状エミッタ電極１２ａを結線
するボンディングワイヤ１３の長さを短く、且つ均一に
することができて、モジュール型半導体装置のインダク
タンスを低くすることができ、複数の半導体チップ５ａ
〜５ｄ間の電流も均一化することができる。島状エミッ
タ電極１２ａを基板体４の中心線上に、中心線に対して
対称形状に配置することにより、基板体４上に島状エミ
ッタ電極１２ａを接合したことで発生する残留応力を均
一化できるので、稼働時に熱応力が重畳された場合でも
基板体４が破損せず、モジュール型半導体装置の絶縁破
壊による短絡を防止することができる。また、基板体４
の変形も小さくなるので、基板体４をベース７に半田８
で接合した場合にも、半田層８に欠陥が生じ難く半田層
８の熱疲労亀裂による剥離を防止することができる。
【００３７】本発明の第２の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、基板体４上に設けた島
状エミッタ電極１２ａが、半導体チップ５ａ，５ｂと他
の半導体チップ５ｃ，５ｄとの間に、絶縁体１１を介し
て配置されている。
用いて説明する。図１において、基板体４上に設けた島
状エミッタ電極１２ａが、半導体チップ５ａ，５ｂと他
の半導体チップ５ｃ，５ｄとの間に、絶縁体１１を介し
て配置されている。
【００３８】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ａを半導体チップ５ａ，５ｂ
と他の半導体チップ５ｃ，５ｄとの間に配置すること
で、半導体チップ５ａ〜５ｄの各エミッタ電極１０と島
状エミッタ電極１２ａを結線するボンディングワイヤ１
３の長さを短く、且つ均一化できるので、モジュール型
半導体装置のインダクタンスを低くすることができ、複
数の半導体チップ５ａ〜５ｄ間の電流バランスも向上す
る。また、島状エミッタ電極１２ａを絶縁体１１を介し
て基板体４上に接合することにより、半導体チップ５ａ
〜５ｄや基板体４表面の導電層２であるコレクタ電極と
島状エミッタ電極１２ａとの沿面絶縁距離も長くできる
ので、半導体チップ５ａ〜５ｄ間の距離を小さくしても
絶縁が維持でき、基板体４やモジュール型半導体装置を
小さくすることが可能となる。
て、島状エミッタ電極１２ａを半導体チップ５ａ，５ｂ
と他の半導体チップ５ｃ，５ｄとの間に配置すること
で、半導体チップ５ａ〜５ｄの各エミッタ電極１０と島
状エミッタ電極１２ａを結線するボンディングワイヤ１
３の長さを短く、且つ均一化できるので、モジュール型
半導体装置のインダクタンスを低くすることができ、複
数の半導体チップ５ａ〜５ｄ間の電流バランスも向上す
る。また、島状エミッタ電極１２ａを絶縁体１１を介し
て基板体４上に接合することにより、半導体チップ５ａ
〜５ｄや基板体４表面の導電層２であるコレクタ電極と
島状エミッタ電極１２ａとの沿面絶縁距離も長くできる
ので、半導体チップ５ａ〜５ｄ間の距離を小さくしても
絶縁が維持でき、基板体４やモジュール型半導体装置を
小さくすることが可能となる。
【００３９】本発明の第３の実施の形態を、図２を用い
て説明する。図２において、基板体４上に設置された島
状エミッタ電極１２ｂの形状を十字形状とし、この十字
形状の島状エミッタ電極１２ｂが各半導体チップ５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄの間に配置されている。
て説明する。図２において、基板体４上に設置された島
状エミッタ電極１２ｂの形状を十字形状とし、この十字
形状の島状エミッタ電極１２ｂが各半導体チップ５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄの間に配置されている。
【００４０】このように構成された本実施の形態におい
て、十字形状の島状エミッタ電極１２ｂを基板体４の中
心線上に、中心線に対して対称形状に配置することによ
り、基板体４上に島状エミッタ電極１２ｂを接合したこ
とにより発生する基板体４の変形を抑制することができ
る。したがって半田層８の欠陥発生を抑えて熱疲労によ
る基板体４の剥離を防止することができる。また、島状
エミッタ電極１２ｂを絶縁体１１を介して基板体４上に
接合することにより、半導体チップ５ａ〜５ｄや基板体
４上の導電層２であるコレクタ電極と、島状エミッタ電
極１２ｂとの沿面絶縁距離を長くできるので、半導体チ
ップ５ａ〜５ｄ間の距離をさらに小さくすることがで
き、基板体４やモジュール型半導体装置を小さくするこ
とが可能となる。
て、十字形状の島状エミッタ電極１２ｂを基板体４の中
心線上に、中心線に対して対称形状に配置することによ
り、基板体４上に島状エミッタ電極１２ｂを接合したこ
とにより発生する基板体４の変形を抑制することができ
る。したがって半田層８の欠陥発生を抑えて熱疲労によ
る基板体４の剥離を防止することができる。また、島状
エミッタ電極１２ｂを絶縁体１１を介して基板体４上に
接合することにより、半導体チップ５ａ〜５ｄや基板体
４上の導電層２であるコレクタ電極と、島状エミッタ電
極１２ｂとの沿面絶縁距離を長くできるので、半導体チ
ップ５ａ〜５ｄ間の距離をさらに小さくすることがで
き、基板体４やモジュール型半導体装置を小さくするこ
とが可能となる。
【００４１】本発明の第４の実施の形態を、図３を用い
て説明する。図３において、基板体４上に設置された島
状エミッタ電極１２ｃが半導体チップ５ａ〜５ｄの周囲
にフレーム状に配置されている。
て説明する。図３において、基板体４上に設置された島
状エミッタ電極１２ｃが半導体チップ５ａ〜５ｄの周囲
にフレーム状に配置されている。
【００４２】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ｃを、半導体チップ５ａ〜５
ｄを囲むように基板体４の中心線に対して対称形状に配
置することにより、基板体４上に島状エミッタ電極１２
ｃを接合したことにより発生する基板体４の変形を著し
く低減することができる。したがって半田層８の欠陥発
生を抑えて熱疲労による基板体４の剥離を防止すること
ができる。
て、島状エミッタ電極１２ｃを、半導体チップ５ａ〜５
ｄを囲むように基板体４の中心線に対して対称形状に配
置することにより、基板体４上に島状エミッタ電極１２
ｃを接合したことにより発生する基板体４の変形を著し
く低減することができる。したがって半田層８の欠陥発
生を抑えて熱疲労による基板体４の剥離を防止すること
ができる。
【００４３】本発明の第５の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、基板体４を構成する絶縁性セラミックス板１よりも
弾性係数の小さい物質が使用されている。
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、基板体４を構成する絶縁性セラミックス板１よりも
弾性係数の小さい物質が使用されている。
【００４４】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ａを接合したことにより発生
する基板体４の変形や残留応力が、島状エミッタ電極１
２ａと接合された絶縁体１１に起因しているため、絶縁
体１１の材質として弾性係数の小さい物質を用いること
により基板体４の変形を小さくし、残留応力を低くする
ことができる。その結果、残留応力に稼働時の熱応力が
重畳された場合でも基板体４の破損によるモジュール型
半導体装置の短絡を防止することができる。
て、島状エミッタ電極１２ａを接合したことにより発生
する基板体４の変形や残留応力が、島状エミッタ電極１
２ａと接合された絶縁体１１に起因しているため、絶縁
体１１の材質として弾性係数の小さい物質を用いること
により基板体４の変形を小さくし、残留応力を低くする
ことができる。その結果、残留応力に稼働時の熱応力が
重畳された場合でも基板体４の破損によるモジュール型
半導体装置の短絡を防止することができる。
【００４５】本発明の第６の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、絶縁性セラミックスを使用している。
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、絶縁性セラミックスを使用している。
【００４６】このように構成され本実施の形態におい
て、絶縁体１１の材質に熱的に安定な絶縁性セラミック
スを用いることにより、高温で長時間加熱された後でも
絶縁劣化がなく、モジュール型半導体装置の長期絶縁信
頼性を向上させることができる。また、有機系の絶縁材
料に比べて絶縁耐圧にも優れていることから、絶縁体１
１の幅を小さくしても半導体チップ５ａ〜５ｄ間及び半
導体チップ５ａ〜５ｄと島状エミッタ電極１２ａ間の絶
縁を維持できるため、基板体４やモジュール型半導体装
置の小型化にも効果的である。
て、絶縁体１１の材質に熱的に安定な絶縁性セラミック
スを用いることにより、高温で長時間加熱された後でも
絶縁劣化がなく、モジュール型半導体装置の長期絶縁信
頼性を向上させることができる。また、有機系の絶縁材
料に比べて絶縁耐圧にも優れていることから、絶縁体１
１の幅を小さくしても半導体チップ５ａ〜５ｄ間及び半
導体チップ５ａ〜５ｄと島状エミッタ電極１２ａ間の絶
縁を維持できるため、基板体４やモジュール型半導体装
置の小型化にも効果的である。
【００４７】本発明の第７の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、金属窒化物又は金属酸化物を使用している。
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａと基板体４との間に挿入される絶縁体１１の材料とし
て、金属窒化物又は金属酸化物を使用している。
【００４８】
【表１】
【００４９】このように構成された本実施の形態におい
て、絶縁体１１の材料としては優れた絶縁性は勿論のこ
と、島状エミッタ電極１２ａの熱を基板体４に逃がし、
且つ絶縁体１１に作用する熱応力を低減させるためには
熱伝導率に優れた材料が必要である。このような観点か
ら、表１に示す各種セラミックスの絶縁性（比抵抗）と
熱伝導率の値から、絶縁体１１の材料としては金属窒化
物及び金属酸化物が適していると言える。絶縁体１１に
金属窒化物又は金属酸化物を用いることにより、モジュ
ール型半導体装置の絶縁信頼性の向上と小型化に加え
て、島状エミッタ電極１２ａの加熱防止や絶縁体１１の
熱応力による破損を防止することができる。
て、絶縁体１１の材料としては優れた絶縁性は勿論のこ
と、島状エミッタ電極１２ａの熱を基板体４に逃がし、
且つ絶縁体１１に作用する熱応力を低減させるためには
熱伝導率に優れた材料が必要である。このような観点か
ら、表１に示す各種セラミックスの絶縁性（比抵抗）と
熱伝導率の値から、絶縁体１１の材料としては金属窒化
物及び金属酸化物が適していると言える。絶縁体１１に
金属窒化物又は金属酸化物を用いることにより、モジュ
ール型半導体装置の絶縁信頼性の向上と小型化に加え
て、島状エミッタ電極１２ａの加熱防止や絶縁体１１の
熱応力による破損を防止することができる。
【００５０】本発明の第８の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａとコレクタ電極である基板体４表面の導電層２との絶
縁を維持するため、両者の間に接合する絶縁体１１の厚
さを０．２ｍｍ以上で、且つ基板体４を構成する絶縁性
セラミックス板１よりも薄くする構造になっている。
用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１２
ａとコレクタ電極である基板体４表面の導電層２との絶
縁を維持するため、両者の間に接合する絶縁体１１の厚
さを０．２ｍｍ以上で、且つ基板体４を構成する絶縁性
セラミックス板１よりも薄くする構造になっている。
【００５１】このように構成された本実施の形態におい
て、絶縁体１１の厚さを０．２ｍｍ以上にすることで、
島状エミッタ電極１２ａとコレクタ電極である基板体４
表面の導電層２との間に十分な絶縁を維持することがで
きる。しかし、必要以上に厚くすると島状エミッタ電極
１２ａを接合した絶縁体１１を基板体４に接合したとき
に基板体４の変形が大きくなるため、その厚さは基板体
４を構成する絶縁性セラミックス板１よりも薄くするこ
とが必要である。
て、絶縁体１１の厚さを０．２ｍｍ以上にすることで、
島状エミッタ電極１２ａとコレクタ電極である基板体４
表面の導電層２との間に十分な絶縁を維持することがで
きる。しかし、必要以上に厚くすると島状エミッタ電極
１２ａを接合した絶縁体１１を基板体４に接合したとき
に基板体４の変形が大きくなるため、その厚さは基板体
４を構成する絶縁性セラミックス板１よりも薄くするこ
とが必要である。
【００５２】本発明の第９の実施の形態を、前記図１を
用いて説明する。図１において、基板体４を構成する導
電層２，３及び島状エミッタ電極１２ａの材料として、
通電時の抵抗発熱を抑制するためには高い導電率が、ま
た島状エミッタ電極１２ａの熱を絶縁体１１を介して基
板体４に逃がすためには、高い熱導電率が要求される。
さらに、これらの導電層２，３及び島状エミッタ電極１
２ａの材料としてヤング率が小さい材料を用いることに
より、強度的に脆い絶縁性セラミックス板１及び絶縁体
１１に発生する熱応力を低減させることができる。この
ような観点から導電層２，３及び島状エミッタ電極１２
ａの材料として銅、アルミニウム及びこれらを主成分と
する合金又は複合材料が適していると言える。
用いて説明する。図１において、基板体４を構成する導
電層２，３及び島状エミッタ電極１２ａの材料として、
通電時の抵抗発熱を抑制するためには高い導電率が、ま
た島状エミッタ電極１２ａの熱を絶縁体１１を介して基
板体４に逃がすためには、高い熱導電率が要求される。
さらに、これらの導電層２，３及び島状エミッタ電極１
２ａの材料としてヤング率が小さい材料を用いることに
より、強度的に脆い絶縁性セラミックス板１及び絶縁体
１１に発生する熱応力を低減させることができる。この
ような観点から導電層２，３及び島状エミッタ電極１２
ａの材料として銅、アルミニウム及びこれらを主成分と
する合金又は複合材料が適していると言える。
【００５３】このように構成された本実施の形態におい
て、製造時及び稼働時に絶縁性セラミックス板１に発生
する熱応力を低減でき、基板体４の破損や変形を防止す
ることができる。
て、製造時及び稼働時に絶縁性セラミックス板１に発生
する熱応力を低減でき、基板体４の破損や変形を防止す
ることができる。
【００５４】本発明の第１０の実施の形態を、図４を用
いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１２と
基板体４表面に接合されているコレクタ電極である導電
層２とは、絶縁体１１により電気的に絶縁されている
が、島状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレクタ
電極とは空気絶縁になっている。図４に示すように、両
者の間の距離ｄ1 を０．５ｍｍ以上とることにより、島
状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレクタ電極と
も良好な絶縁を得ることができる。しかし、必要以上の
距離は基板体４やモジュール型半導体装置の大型化を招
くため好ましくない。
いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１２と
基板体４表面に接合されているコレクタ電極である導電
層２とは、絶縁体１１により電気的に絶縁されている
が、島状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレクタ
電極とは空気絶縁になっている。図４に示すように、両
者の間の距離ｄ1 を０．５ｍｍ以上とることにより、島
状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレクタ電極と
も良好な絶縁を得ることができる。しかし、必要以上の
距離は基板体４やモジュール型半導体装置の大型化を招
くため好ましくない。
【００５５】このように構成された本実施の形態におい
ては、島状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレク
タ電極との間にも良好な絶縁を維持することが可能とな
り、モジュール型半導体装置の絶縁信頼性を向上させる
ことができる。
ては、島状エミッタ電極１２と半導体チップ５のコレク
タ電極との間にも良好な絶縁を維持することが可能とな
り、モジュール型半導体装置の絶縁信頼性を向上させる
ことができる。
【００５６】本発明の第１１の実施の形態を、前記図４
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２は絶縁体１１を介して基板体４上に接合されている
が、この島状エミッタ電極１２を絶縁体１１に比べて小
さくし、且つ両者との間に一定の距離ｄ2 を設けて接合
されている。この距離が小さいと島状エミッタ電極１２
とコレクタ電極が電気的に短絡するため、高耐圧・大容
量のモジュール型半導体装置では、０．５ｍｍ以上の距
離を空けることが好ましい。しかし、必要以上の距離を
とることは基板体４やモジュール型半導体装置の大型化
を招くため好ましくない。
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２は絶縁体１１を介して基板体４上に接合されている
が、この島状エミッタ電極１２を絶縁体１１に比べて小
さくし、且つ両者との間に一定の距離ｄ2 を設けて接合
されている。この距離が小さいと島状エミッタ電極１２
とコレクタ電極が電気的に短絡するため、高耐圧・大容
量のモジュール型半導体装置では、０．５ｍｍ以上の距
離を空けることが好ましい。しかし、必要以上の距離を
とることは基板体４やモジュール型半導体装置の大型化
を招くため好ましくない。
【００５７】このように構成された本実施の形態におい
ては、島状エミッタ電極１２とコレクタ電極との沿面耐
圧を向上させることができ、モジュール型半導体装置の
絶縁信頼性を向上させることができる。
ては、島状エミッタ電極１２とコレクタ電極との沿面耐
圧を向上させることができ、モジュール型半導体装置の
絶縁信頼性を向上させることができる。
【００５８】本発明の第１２の実施の形態を、前記図４
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２と基板体４の間に介在する絶縁体１１のエッジ部に半
径０．５ｍｍ以上の面取りを行っている。
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２と基板体４の間に介在する絶縁体１１のエッジ部に半
径０．５ｍｍ以上の面取りを行っている。
【００５９】このように構成された本実施の形態におい
て、強度的に脆い絶縁体１１に、熱応力が集中し破壊の
起点となり易いエッジ部に面取りを施すことにより応力
集中を緩和することができ、熱応力等による絶縁層の破
壊を防止することができる。面取りの大きさＲ1 が大き
いほど応力緩和効果が大きいが、過度の面取りは絶縁体
１１や島状エミッタ電極１２の粗大化を招くため、実験
結果から半径０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
て、強度的に脆い絶縁体１１に、熱応力が集中し破壊の
起点となり易いエッジ部に面取りを施すことにより応力
集中を緩和することができ、熱応力等による絶縁層の破
壊を防止することができる。面取りの大きさＲ1 が大き
いほど応力緩和効果が大きいが、過度の面取りは絶縁体
１１や島状エミッタ電極１２の粗大化を招くため、実験
結果から半径０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００６０】本発明の第１３の実施の形態を、前記図４
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２のコーナー部（Ｒ2 ）に半径０．５ｍｍ以上の面取り
を行っている。
を用いて説明する。図４において、島状エミッタ電極１
２のコーナー部（Ｒ2 ）に半径０．５ｍｍ以上の面取り
を行っている。
【００６１】このように構成された本実施の形態におい
て、電界集中により絶縁破壊の起点となり易い導電体で
ある島状エミッタ電極１２のコーナー部をＲ形状とし
て、コーナー部の電界集中を緩和することにより島状エ
ミッタ電極１２と半導体チップ５及び基板体４上の導電
層２であるコレクタ電極との沿面絶縁耐圧を向上させる
ことができる。このような沿面絶縁性はコーナー部のＲ
を大きくするほど向上するが、過度にＲを大きくするこ
と絶縁体１１や基板体４の粗大化を招くため、実験結果
から半径０．５〜１．０ｍｍ程度が適当である。
て、電界集中により絶縁破壊の起点となり易い導電体で
ある島状エミッタ電極１２のコーナー部をＲ形状とし
て、コーナー部の電界集中を緩和することにより島状エ
ミッタ電極１２と半導体チップ５及び基板体４上の導電
層２であるコレクタ電極との沿面絶縁耐圧を向上させる
ことができる。このような沿面絶縁性はコーナー部のＲ
を大きくするほど向上するが、過度にＲを大きくするこ
と絶縁体１１や基板体４の粗大化を招くため、実験結果
から半径０．５〜１．０ｍｍ程度が適当である。
【００６２】本発明の第１４の実施の形態を、前記図５
を用いて説明する。図５において、半導体チップ５ａ〜
５ｄや島状エミッタ電極１２ａを接合する基板体４を構
成する絶縁性セラミックス板１ａ，１ｂを２層とし、そ
の間に金属製の導電層１７を介して接合している。
を用いて説明する。図５において、半導体チップ５ａ〜
５ｄや島状エミッタ電極１２ａを接合する基板体４を構
成する絶縁性セラミックス板１ａ，１ｂを２層とし、そ
の間に金属製の導電層１７を介して接合している。
【００６３】このように構成された本実施の形態におい
て、最も高い熱応力が発生し、且つモジュール型半導体
装置の絶縁上最も重要な基板体４を構成する絶縁性セラ
ミックス板１ａ，１ｂを多層とすることにより、内部欠
陥等により１枚の絶縁性セラミックス板が破損した場合
でも、所定の絶縁耐圧を保持することができる。
て、最も高い熱応力が発生し、且つモジュール型半導体
装置の絶縁上最も重要な基板体４を構成する絶縁性セラ
ミックス板１ａ，１ｂを多層とすることにより、内部欠
陥等により１枚の絶縁性セラミックス板が破損した場合
でも、所定の絶縁耐圧を保持することができる。
【００６４】本発明の第１５の実施の形態を、前記図１
を用いて説明する。図１において、半導体チップ５ａ〜
５ｄの各エミッタ電極１０とボンディングワイヤ１３に
より結線された島状エミッタ電極１２ａが、外部接続端
子１８と導電性部品１９により冶金的又はボルト締結等
により機械的に接合され一体化されている。
を用いて説明する。図１において、半導体チップ５ａ〜
５ｄの各エミッタ電極１０とボンディングワイヤ１３に
より結線された島状エミッタ電極１２ａが、外部接続端
子１８と導電性部品１９により冶金的又はボルト締結等
により機械的に接合され一体化されている。
【００６５】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ａと外部接続端子１８とを一
体化することにより、両者を接続する配線が不要とな
り、モジュール型半導体装置のインダクタンスを著しく
低くすることができる。
て、島状エミッタ電極１２ａと外部接続端子１８とを一
体化することにより、両者を接続する配線が不要とな
り、モジュール型半導体装置のインダクタンスを著しく
低くすることができる。
【００６６】本発明の第１６の実施の形態を、図６を用
いて説明する。図６において、半導体チップ５ａ〜５ｄ
の各ゲート電極１４がボンディングワイヤ２０により基
板体４上に絶縁体２２を介して設置された島状ゲート電
極２１に電気的に接続されている。
いて説明する。図６において、半導体チップ５ａ〜５ｄ
の各ゲート電極１４がボンディングワイヤ２０により基
板体４上に絶縁体２２を介して設置された島状ゲート電
極２１に電気的に接続されている。
【００６７】このように構成された本実施の形態におい
て、半導体チップ５ａ〜５ｄの各ゲート電極１４を結線
するボンディングワイヤ２０の長さを短く、且つ均一化
することができるので、各半導体チップ５ａ〜５ｄの電
流バランスを向上させることができる。
て、半導体チップ５ａ〜５ｄの各ゲート電極１４を結線
するボンディングワイヤ２０の長さを短く、且つ均一化
することができるので、各半導体チップ５ａ〜５ｄの電
流バランスを向上させることができる。
【００６８】本発明の第１７の実施の形態を、前記図６
を用いて説明する。図６において、基板体４上に絶縁体
２２を介して接合された島状ゲート電極２１は、ボンデ
ィングワイヤ２０により半導体チップ５ａ〜５ｄの各ゲ
ート電極１４と電気的に結線されており、且つ島状ゲー
ト電極２１と外部接続端子２３が導電体２４を介して冶
金的又はボルト締結等により機械的に接合され一体化し
た構造となっている。
を用いて説明する。図６において、基板体４上に絶縁体
２２を介して接合された島状ゲート電極２１は、ボンデ
ィングワイヤ２０により半導体チップ５ａ〜５ｄの各ゲ
ート電極１４と電気的に結線されており、且つ島状ゲー
ト電極２１と外部接続端子２３が導電体２４を介して冶
金的又はボルト締結等により機械的に接合され一体化し
た構造となっている。
【００６９】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ｃに加えて島状ゲート電極２
１の配線も短くでき、その結果、モジュール型半導体装
置のインダクタンスを低くすることができ、各半導体チ
ップ５ａ〜５ｄの電流バランスも向上させることができ
る。
て、島状エミッタ電極１２ｃに加えて島状ゲート電極２
１の配線も短くでき、その結果、モジュール型半導体装
置のインダクタンスを低くすることができ、各半導体チ
ップ５ａ〜５ｄの電流バランスも向上させることができ
る。
【００７０】本発明の第１８の実施の形態を、前記図１
を用いて説明する。図１において、基板体４上に接合さ
れた半導体チップ５ａ〜５ｄ、絶縁体１１を介して接合
された島状エミッタ電極１２、各半導体チップ５ａ〜５
ｄのエミッタ電極１０とゲート電極１４、さらに基板体
４上に設置された島状エミッタ電極１２ａと半導体チッ
プ５ａ〜５ｄのエミッタ電極１０とを接続するボンディ
ングワイヤ１３が絶縁性樹脂２５で被覆されている。
を用いて説明する。図１において、基板体４上に接合さ
れた半導体チップ５ａ〜５ｄ、絶縁体１１を介して接合
された島状エミッタ電極１２、各半導体チップ５ａ〜５
ｄのエミッタ電極１０とゲート電極１４、さらに基板体
４上に設置された島状エミッタ電極１２ａと半導体チッ
プ５ａ〜５ｄのエミッタ電極１０とを接続するボンディ
ングワイヤ１３が絶縁性樹脂２５で被覆されている。
【００７１】このように構成された本実施の形態におい
て、電位の異なる各電極等が絶縁性樹脂２５により周囲
が被覆されていることから、モジュール型半導体装置の
絶縁信頼性を著しく向上させることができる。
て、電位の異なる各電極等が絶縁性樹脂２５により周囲
が被覆されていることから、モジュール型半導体装置の
絶縁信頼性を著しく向上させることができる。
【００７２】本発明の第１９の実施の形態を、前記図１
を用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１
２ａと絶縁体１１との界面は、熱応力に耐え得る高い接
合強度と、島状エミッタ電極１２ａの熱を逃がすために
物理的に密着していることが必要である。しかし、金属
ろうのような接合材では、接合界面に熱応力の集中が起
こり熱疲労亀裂が発生する。このような観点から両者の
接合方法としては接合材を用いず、酸化物共晶反応を利
用した銅直接接合法が適している。
を用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１
２ａと絶縁体１１との界面は、熱応力に耐え得る高い接
合強度と、島状エミッタ電極１２ａの熱を逃がすために
物理的に密着していることが必要である。しかし、金属
ろうのような接合材では、接合界面に熱応力の集中が起
こり熱疲労亀裂が発生する。このような観点から両者の
接合方法としては接合材を用いず、酸化物共晶反応を利
用した銅直接接合法が適している。
【００７３】このように構成された本実施の形態におい
て、応力集中により破壊の起点となり易い接合材を用い
ず、島状エミッタ電極１２ａと絶縁体１１を直接接合す
ることにより熱サイクル寿命に優れた島状エミッタ電極
１２ａを得ることができる。
て、応力集中により破壊の起点となり易い接合材を用い
ず、島状エミッタ電極１２ａと絶縁体１１を直接接合す
ることにより熱サイクル寿命に優れた島状エミッタ電極
１２ａを得ることができる。
【００７４】本発明の第２０の実施の形態を、前記図１
を用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１
２ａに接合された絶縁体１１は、基板体４上に熱応力に
耐え得る高い接合強度と、島状エミッタ電極１２ａの熱
を逃がすために物理的に密着していることが必要であ
る。上述の第１２の実施の形態と同様な理由により、両
者の接合方法としては接合材を用いない銅直接接合法が
適している。また、本方法によれば基板体４の製造工程
における絶縁性セラミックス板１と導電層２，３の接合
工程と一緒にできるため製造コストを低減することがで
きる。
を用いて説明する。図１において、島状エミッタ電極１
２ａに接合された絶縁体１１は、基板体４上に熱応力に
耐え得る高い接合強度と、島状エミッタ電極１２ａの熱
を逃がすために物理的に密着していることが必要であ
る。上述の第１２の実施の形態と同様な理由により、両
者の接合方法としては接合材を用いない銅直接接合法が
適している。また、本方法によれば基板体４の製造工程
における絶縁性セラミックス板１と導電層２，３の接合
工程と一緒にできるため製造コストを低減することがで
きる。
【００７５】このように構成された本実施の形態におい
て、応力集中により破壊の起点となり易い接合材を用い
ず、島状エミッタ電極１２ａが接合された絶縁体１１
を、基板体４上に直接接合することにより熱サイクル寿
命に優れた島状エミッタ電極１２ａを得ることができ
る。
て、応力集中により破壊の起点となり易い接合材を用い
ず、島状エミッタ電極１２ａが接合された絶縁体１１
を、基板体４上に直接接合することにより熱サイクル寿
命に優れた島状エミッタ電極１２ａを得ることができ
る。
【００７６】本発明の第２１の実施の形態を、図７を用
いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１２ａ
が接合された絶縁体１１と基板体４を構成する導電層２
との接合方法として、絶縁体１１におけるその接合面に
導電層１５を設け、この導電層１５と基板体４を構成す
る導電層２との間を低融点の接合材１６を用いて接合し
ている。
いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１２ａ
が接合された絶縁体１１と基板体４を構成する導電層２
との接合方法として、絶縁体１１におけるその接合面に
導電層１５を設け、この導電層１５と基板体４を構成す
る導電層２との間を低融点の接合材１６を用いて接合し
ている。
【００７７】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２ａが接合された絶縁体１１と
基板体４とを低融点の接合材１６を用いて接合すること
により、接合温度を低くすることができ、その結果、接
合時に発生する残留応力を低減することができるととも
に接合材１６の塑性変形により残留応力や基板体４の変
形を小さくすることが可能となる。
て、島状エミッタ電極１２ａが接合された絶縁体１１と
基板体４とを低融点の接合材１６を用いて接合すること
により、接合温度を低くすることができ、その結果、接
合時に発生する残留応力を低減することができるととも
に接合材１６の塑性変形により残留応力や基板体４の変
形を小さくすることが可能となる。
【００７８】本発明の第２２の実施の形態を、前記図７
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａが接合された絶縁体１１は、基板体４を構成する導
電層２との接合面に導電層１５を設けている。この導電
層１５の材料としては銅、アルミニウム又はこれらの金
属を主成分とする合金を用いている。
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａが接合された絶縁体１１は、基板体４を構成する導
電層２との接合面に導電層１５を設けている。この導電
層１５の材料としては銅、アルミニウム又はこれらの金
属を主成分とする合金を用いている。
【００７９】このように構成された本実施の形態におい
て、導電層１５の材料として銅、アルミニウム又はこれ
らの金属を主成分とする合金を用いることにより、島状
エミッタ電極１２ａの熱を絶縁体１１と導電層１５を介
して効率良く基板体４に逃がし熱応力の増大を防止する
とともに、これらの材料のヤング率や降伏応力が低いこ
とから、絶縁体１１や基板体４に発生する熱応力も低減
することができる。
て、導電層１５の材料として銅、アルミニウム又はこれ
らの金属を主成分とする合金を用いることにより、島状
エミッタ電極１２ａの熱を絶縁体１１と導電層１５を介
して効率良く基板体４に逃がし熱応力の増大を防止する
とともに、これらの材料のヤング率や降伏応力が低いこ
とから、絶縁体１１や基板体４に発生する熱応力も低減
することができる。
【００８０】本発明の第２３の実施の形態を、図８を用
いて説明する。図８において、島状エミッタ電極１２が
接合された絶縁体１１の対向面に接合する導電層１５の
大きさを絶縁体１１よりも小さくし、且つ両者の外周部
との距離ｄ3 を０．５ｍｍ以上としている。
いて説明する。図８において、島状エミッタ電極１２が
接合された絶縁体１１の対向面に接合する導電層１５の
大きさを絶縁体１１よりも小さくし、且つ両者の外周部
との距離ｄ3 を０．５ｍｍ以上としている。
【００８１】このように構成された本実施の形態におい
て、島状エミッタ電極１２と基板体４上のコレクタ電極
である導電層２との間に金属製の導電層１５が介在して
も、島状エミッタ電極１２とコレクタ電極である導電層
２との沿面耐圧距離を維持することができ、島状エミッ
タ電極１２とコレクタ電極間での絶縁破壊を防止するこ
とができる。
て、島状エミッタ電極１２と基板体４上のコレクタ電極
である導電層２との間に金属製の導電層１５が介在して
も、島状エミッタ電極１２とコレクタ電極である導電層
２との沿面耐圧距離を維持することができ、島状エミッ
タ電極１２とコレクタ電極間での絶縁破壊を防止するこ
とができる。
【００８２】本発明の第２４の実施の形態を、前記図７
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａを接合した絶縁体１１は、Ｐｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉ
ｎ，Ｃｕのうちの少なくとも１種類の元素を主成分とす
る接合材１６により基板体４を構成する導電層２と接合
されている。
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａを接合した絶縁体１１は、Ｐｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉ
ｎ，Ｃｕのうちの少なくとも１種類の元素を主成分とす
る接合材１６により基板体４を構成する導電層２と接合
されている。
【００８３】このように構成された本実施の形態におい
て、接合材１６として上記金属又は合金を用いることに
より島状エミッタ電極１２の温度上昇を抑え、且つ接合
温度の低下により残留応力も低減することができる。さ
らに、これらの金属はクリープ変形をし易いことから、
自ら変形することにより絶縁体１１や基板体４に発生す
る熱応力を緩和し、絶縁破壊を防止することができる。
て、接合材１６として上記金属又は合金を用いることに
より島状エミッタ電極１２の温度上昇を抑え、且つ接合
温度の低下により残留応力も低減することができる。さ
らに、これらの金属はクリープ変形をし易いことから、
自ら変形することにより絶縁体１１や基板体４に発生す
る熱応力を緩和し、絶縁破壊を防止することができる。
【００８４】本発明の第２５の実施の形態を、前記図７
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａを接合した絶縁体１１は、弾性係数が１００ＧＰａ
以下、降伏応力が１００ＭＰａ以下の接合材１６により
基板体４を構成する導電層２と接合されている。
を用いて説明する。図７において、島状エミッタ電極１
２ａを接合した絶縁体１１は、弾性係数が１００ＧＰａ
以下、降伏応力が１００ＭＰａ以下の接合材１６により
基板体４を構成する導電層２と接合されている。
【００８５】このように構成された本実施の形態におい
て、接合材１６として変形能に優れた材料を用いること
により熱応力により自ら変形することで、強度的に脆い
絶縁体１１や基板体４のセラミックス部に発生する熱応
力を緩和し、絶縁破壊を防止することができる。
て、接合材１６として変形能に優れた材料を用いること
により熱応力により自ら変形することで、強度的に脆い
絶縁体１１や基板体４のセラミックス部に発生する熱応
力を緩和し、絶縁破壊を防止することができる。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のモ
ジュール型半導体装置によれば、導電層上に絶縁体を介
して接合された島状電極に複数の半導体チップの各所定
電極が結線され、且つ前記島状電極は基板体の中心線上
に位置するか又は前記基板体の中心に対して対称形状を
有するかの何れかとしたため、半導体チップの各所定電
極と島状電極を結線するボンディングワイヤの長さを短
く、且つ略均一にすることができて、低インダクタンス
化とともに電流バランスが向上し、半導体チップに本来
の性能を発揮させることができる。また、基板体上に島
状電極を接合したことで発生する残留応力を均一化させ
ることができ、稼働時に熱応力が重畳された場合でも基
板体の破損や剥離を防止することができて、絶縁信頼性
を向上させることができる。
ジュール型半導体装置によれば、導電層上に絶縁体を介
して接合された島状電極に複数の半導体チップの各所定
電極が結線され、且つ前記島状電極は基板体の中心線上
に位置するか又は前記基板体の中心に対して対称形状を
有するかの何れかとしたため、半導体チップの各所定電
極と島状電極を結線するボンディングワイヤの長さを短
く、且つ略均一にすることができて、低インダクタンス
化とともに電流バランスが向上し、半導体チップに本来
の性能を発揮させることができる。また、基板体上に島
状電極を接合したことで発生する残留応力を均一化させ
ることができ、稼働時に熱応力が重畳された場合でも基
板体の破損や剥離を防止することができて、絶縁信頼性
を向上させることができる。
【００８７】請求項２記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極は前記半導体チップと他の半導体チッ
プとの間に位置させたため、ボンディングワイヤを、よ
り一層短くすることができて、低インダクタンス化をよ
り良く達成することができ、より一層半導体チップに本
来の性能を発揮させることができる。
は、前記島状電極は前記半導体チップと他の半導体チッ
プとの間に位置させたため、ボンディングワイヤを、よ
り一層短くすることができて、低インダクタンス化をよ
り良く達成することができ、より一層半導体チップに本
来の性能を発揮させることができる。
【００８８】請求項３記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極は十字形状に形成されて前記複数の半
導体チップ間に配置されているため、基板体上に島状電
極を接合したことによる基板体の変形を一層抑制するこ
とができ、残留応力を低減させることができて、基板体
の破損や剥離をより的確に防止することができる。
は、前記島状電極は十字形状に形成されて前記複数の半
導体チップ間に配置されているため、基板体上に島状電
極を接合したことによる基板体の変形を一層抑制するこ
とができ、残留応力を低減させることができて、基板体
の破損や剥離をより的確に防止することができる。
【００８９】請求項４記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極は前記複数の半導体チップを囲むよう
に枠状に形成したため、基板体上に島状電極を接合した
ことによる基板体の変形を顕著に低減させることができ
て、基板体及び島状電極の残留応力・熱応力による破損
を防止することができる。
は、前記島状電極は前記複数の半導体チップを囲むよう
に枠状に形成したため、基板体上に島状電極を接合した
ことによる基板体の変形を顕著に低減させることができ
て、基板体及び島状電極の残留応力・熱応力による破損
を防止することができる。
【００９０】請求項５記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁体は、前記絶縁性セラミックス板よりも弾
性係数の小さい材質としたため、基板体の変形を小さく
し、残留応力を低減することができて、稼働時に熱応力
が重畳された場合でも基板体の破損や剥離を防止するこ
とができる。
は、前記絶縁体は、前記絶縁性セラミックス板よりも弾
性係数の小さい材質としたため、基板体の変形を小さく
し、残留応力を低減することができて、稼働時に熱応力
が重畳された場合でも基板体の破損や剥離を防止するこ
とができる。
【００９１】請求項６記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁体は、絶縁性セラミックス製としたため、
絶縁体が熱的に安定し、高熱負荷状態でも優れた絶縁性
を維持することができる。
は、前記絶縁体は、絶縁性セラミックス製としたため、
絶縁体が熱的に安定し、高熱負荷状態でも優れた絶縁性
を維持することができる。
【００９２】請求項７記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁性セラミックス板及び前記絶縁体の材質と
して、金属窒化物又は金属酸化物の何れかを用いたた
め、高耐圧化に加えて、半導体チップ及び島状電極の温
度上昇を抑制し、基板体・島状電極に作用する残留応力
や熱応力を低減することができる。
は、前記絶縁性セラミックス板及び前記絶縁体の材質と
して、金属窒化物又は金属酸化物の何れかを用いたた
め、高耐圧化に加えて、半導体チップ及び島状電極の温
度上昇を抑制し、基板体・島状電極に作用する残留応力
や熱応力を低減することができる。
【００９３】請求項８記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁体の厚さは０．２ｍｍ以上で、且つ前記絶
縁性セラミックス板の厚さよりも薄くしたため、島状電
極と導電層との間の絶縁性を十分に維持することができ
るとともに絶縁体の剛性が低く抑えられて基板体上に絶
縁体を接合したことによる基板体の変形を小さくするこ
とができる。
は、前記絶縁体の厚さは０．２ｍｍ以上で、且つ前記絶
縁性セラミックス板の厚さよりも薄くしたため、島状電
極と導電層との間の絶縁性を十分に維持することができ
るとともに絶縁体の剛性が低く抑えられて基板体上に絶
縁体を接合したことによる基板体の変形を小さくするこ
とができる。
【００９４】請求項９記載のモジュール型半導体装置
は、前記導電層及び前記島状電極の材質として、銅、ア
ルミニウム又はこれらを主成分とする合金又は複合材料
の何れかを用いたため、強度的に脆い絶縁性セラミック
ス板及び絶縁体に発生する残留応力や熱応力を低減させ
て、これらの部材の破損や変形を防止することができ
る。
は、前記導電層及び前記島状電極の材質として、銅、ア
ルミニウム又はこれらを主成分とする合金又は複合材料
の何れかを用いたため、強度的に脆い絶縁性セラミック
ス板及び絶縁体に発生する残留応力や熱応力を低減させ
て、これらの部材の破損や変形を防止することができ
る。
【００９５】請求項１０記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁体は、前記半導体チップとの間に０．５ｍ
ｍ以上の距離を空けて前記基板体上に固定したため、島
状電極と半導体チップとの間に十分な耐圧が維持され
て、絶縁破壊を防止することができる。
は、前記絶縁体は、前記半導体チップとの間に０．５ｍ
ｍ以上の距離を空けて前記基板体上に固定したため、島
状電極と半導体チップとの間に十分な耐圧が維持され
て、絶縁破壊を防止することができる。
【００９６】請求項１１記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極の外形は前記絶縁体の外形よりも小さ
く、且つ前記島状電極の外形と前記絶縁体の外形との間
に０．５ｍｍ以上の距離を空けたため、島状電極と通常
半導体チップのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐
圧が十分に高くなり、島状電極と半導体チップとの間に
十分な耐圧を維持させることができる。
は、前記島状電極の外形は前記絶縁体の外形よりも小さ
く、且つ前記島状電極の外形と前記絶縁体の外形との間
に０．５ｍｍ以上の距離を空けたため、島状電極と通常
半導体チップのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐
圧が十分に高くなり、島状電極と半導体チップとの間に
十分な耐圧を維持させることができる。
【００９７】請求項１２記載のモジュール型半導体装置
は、前記絶縁体のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上の
面取りがされているため、強度的に脆い絶縁体コーナー
部への応力集中が緩和されて、熱応力等による絶縁体の
損傷をより確実に防止することができる。
は、前記絶縁体のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上の
面取りがされているため、強度的に脆い絶縁体コーナー
部への応力集中が緩和されて、熱応力等による絶縁体の
損傷をより確実に防止することができる。
【００９８】請求項１３記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上
の面取りがされているため、電界集中により絶縁破壊の
起点となり易い島状電極コーナー部への電界集中が緩和
されて、島状電極と通常半導体チップのコレクタ電極等
となる導電層との沿面絶縁耐圧が十分に高くなり、絶縁
信頼性を向上させることができる。
は、前記島状電極のコーナー部は、半径０．５ｍｍ以上
の面取りがされているため、電界集中により絶縁破壊の
起点となり易い島状電極コーナー部への電界集中が緩和
されて、島状電極と通常半導体チップのコレクタ電極等
となる導電層との沿面絶縁耐圧が十分に高くなり、絶縁
信頼性を向上させることができる。
【００９９】請求項１４記載のモジュール型半導体装置
は、前記基板体は、導電層を挟んだ２枚以上の絶縁性セ
ラミックス板で構成したため、内部欠陥等に起因して１
枚の絶縁性セラミックス板が破損した場合でも、所定の
絶縁耐圧を保持させることができる。
は、前記基板体は、導電層を挟んだ２枚以上の絶縁性セ
ラミックス板で構成したため、内部欠陥等に起因して１
枚の絶縁性セラミックス板が破損した場合でも、所定の
絶縁耐圧を保持させることができる。
【０１００】請求項１５記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極は、外部接続端子と冶金的もしくは機
械的に一体化したため、半導体チップのエミッタ電極等
が結線される島状電極からエミッタ等外部接続端子まで
の配線が短くなって、エミッタ結線系のインダクタンス
を顕著に低くすることができる。
は、前記島状電極は、外部接続端子と冶金的もしくは機
械的に一体化したため、半導体チップのエミッタ電極等
が結線される島状電極からエミッタ等外部接続端子まで
の配線が短くなって、エミッタ結線系のインダクタンス
を顕著に低くすることができる。
【０１０１】請求項１６記載のモジュール型半導体装置
は、前記島状電極と電気的に絶縁された他の島状電極
を、前記導電層上に絶縁体を介して接合し、当該他の島
状電極に前記半導体チップの他の所定電極を結線したた
め、半導体チップのゲート電極等である他の所定電極と
他の島状電極を結線するボンディングワイヤの長さを短
く、且つ均一にすることができて、ゲート結線系の低イ
ンダクタンス化を達成することができる。
は、前記島状電極と電気的に絶縁された他の島状電極
を、前記導電層上に絶縁体を介して接合し、当該他の島
状電極に前記半導体チップの他の所定電極を結線したた
め、半導体チップのゲート電極等である他の所定電極と
他の島状電極を結線するボンディングワイヤの長さを短
く、且つ均一にすることができて、ゲート結線系の低イ
ンダクタンス化を達成することができる。
【０１０２】請求項１７記載のモジュール型半導体装置
は、前記他の島状電極は、他の外部接続端子と冶金的も
しくは機械的に一体化したため、半導体チップのゲート
電極等が結線される他の島状電極から他のゲート等外部
接続端子までの配線が短くなって、ゲート結線系の低イ
ンダクタンス化を、より良く達成することができる。
は、前記他の島状電極は、他の外部接続端子と冶金的も
しくは機械的に一体化したため、半導体チップのゲート
電極等が結線される他の島状電極から他のゲート等外部
接続端子までの配線が短くなって、ゲート結線系の低イ
ンダクタンス化を、より良く達成することができる。
【０１０３】請求項１８記載のモジュール型半導体装置
は、前記半導体チップ、前記島状電極及び前記半導体チ
ップの所定電極と前記島状電極を結線したボンディング
ワイヤが絶縁性樹脂で覆われているため、電位の異なる
各電極等を絶縁性樹脂により被覆することで、モジュー
ル型半導体装置の絶縁信頼性を顕著に向上させることが
できる。
は、前記半導体チップ、前記島状電極及び前記半導体チ
ップの所定電極と前記島状電極を結線したボンディング
ワイヤが絶縁性樹脂で覆われているため、電位の異なる
各電極等を絶縁性樹脂により被覆することで、モジュー
ル型半導体装置の絶縁信頼性を顕著に向上させることが
できる。
【０１０４】請求項１９記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、絶縁体と島状電極とを接合する方法とし
て接合材を用いず、銅直接接合法を用いたため、応力集
中により破壊の起点となり易い接合材を用いていないの
で、絶縁体と島状電極の接合界面に熱疲労亀裂の発生が
防止されてモジュール型半導体装置の信頼性を顕著に向
上させることができる。
の製造方法は、絶縁体と島状電極とを接合する方法とし
て接合材を用いず、銅直接接合法を用いたため、応力集
中により破壊の起点となり易い接合材を用いていないの
で、絶縁体と島状電極の接合界面に熱疲労亀裂の発生が
防止されてモジュール型半導体装置の信頼性を顕著に向
上させることができる。
【０１０５】請求項２０記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記基板体を構成する前記導電層と前記
絶縁体との接合方法として、接合材を用いず、銅直接接
合法を用いたため、上記と同様の理由で、基板体を構成
する導電層と絶縁体との接合界面に熱疲労亀裂の発生が
防止されてモジュール型半導体装置の信頼性を顕著に向
上させることができる。
の製造方法は、前記基板体を構成する前記導電層と前記
絶縁体との接合方法として、接合材を用いず、銅直接接
合法を用いたため、上記と同様の理由で、基板体を構成
する導電層と絶縁体との接合界面に熱疲労亀裂の発生が
防止されてモジュール型半導体装置の信頼性を顕著に向
上させることができる。
【０１０６】請求項２１記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記基板体を構成する前記導電層と前記
絶縁体との接合方法として、当該絶縁体における接合面
に他の導電層を設け、前記導電層と前記他の導電層とを
低融点の接合材を用いて接合したため、接合時に発生す
る残留応力を低減することができるとともに低融点接合
材の塑性変形により残留応力や基板体の変形を小さくす
ることができる。
の製造方法は、前記基板体を構成する前記導電層と前記
絶縁体との接合方法として、当該絶縁体における接合面
に他の導電層を設け、前記導電層と前記他の導電層とを
低融点の接合材を用いて接合したため、接合時に発生す
る残留応力を低減することができるとともに低融点接合
材の塑性変形により残留応力や基板体の変形を小さくす
ることができる。
【０１０７】請求項２２記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記他の導電層の材質として、銅、アル
ミニウム又はこれらを主成分とする合金の何れかを用い
たため、他の導電層の材質として、高い熱導電率と低い
ヤング率及び降伏応力とを備えた材質を用いることで、
島状電極の温度上昇を抑えて熱応力を低減させることが
できるとともに絶縁体や基板体に発生する熱応力を緩和
させることができる。
の製造方法は、前記他の導電層の材質として、銅、アル
ミニウム又はこれらを主成分とする合金の何れかを用い
たため、他の導電層の材質として、高い熱導電率と低い
ヤング率及び降伏応力とを備えた材質を用いることで、
島状電極の温度上昇を抑えて熱応力を低減させることが
できるとともに絶縁体や基板体に発生する熱応力を緩和
させることができる。
【０１０８】請求項２３記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記他の導電層の外形は前記絶縁体の外
形よりも小さく、且つ前記絶縁体の外形と前記他の導電
層の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を設けたため、
半導体チップのエミッタ電極等が結線される島状電極と
半導体チップのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐
圧距離が長くなって、半導体チップのコレクタ電極等と
エミッタ電極等との間の良好な絶縁を維持することがで
きる。
の製造方法は、前記他の導電層の外形は前記絶縁体の外
形よりも小さく、且つ前記絶縁体の外形と前記他の導電
層の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を設けたため、
半導体チップのエミッタ電極等が結線される島状電極と
半導体チップのコレクタ電極等となる導電層との沿面耐
圧距離が長くなって、半導体チップのコレクタ電極等と
エミッタ電極等との間の良好な絶縁を維持することがで
きる。
【０１０９】請求項２４記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記低融点の接合材として、Ｐｂ，Ｓ
ｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｃｕの少なくとも１種類を主成分とす
る金属を用いたため、低融点の接合材として適切に機能
させることができるとともに、これらの金属はクリープ
変形し易いことから、自ら変形することにより絶縁体や
基板体に発生する熱応力を緩和させることができる。
の製造方法は、前記低融点の接合材として、Ｐｂ，Ｓ
ｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｃｕの少なくとも１種類を主成分とす
る金属を用いたため、低融点の接合材として適切に機能
させることができるとともに、これらの金属はクリープ
変形し易いことから、自ら変形することにより絶縁体や
基板体に発生する熱応力を緩和させることができる。
【０１１０】請求項２５記載のモジュール型半導体装置
の製造方法は、前記低融点の接合材として、弾性係数が
１００ＧＰａ以下、もしくは降伏応力が１００ＭＰａ以
下の金属を用いたため、低融点の接合材として変形能に
優れた材料を用いることにより熱応力により自ら変形す
ることで、絶縁体や基板体に発生する熱応力を十分に緩
和して絶縁破壊を防止することができる。
の製造方法は、前記低融点の接合材として、弾性係数が
１００ＧＰａ以下、もしくは降伏応力が１００ＭＰａ以
下の金属を用いたため、低融点の接合材として変形能に
優れた材料を用いることにより熱応力により自ら変形す
ることで、絶縁体や基板体に発生する熱応力を十分に緩
和して絶縁破壊を防止することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態等であるモジュール
型半導体装置の平面図及び断面図である。
型半導体装置の平面図及び断面図である。
【図２】本発明の第３の実施の形態の平面図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態の平面図及び断面図
である。
である。
【図４】本発明の第１０の実施の形態等における半導体
チップ及び島状電極部分の拡大平面図である。
チップ及び島状電極部分の拡大平面図である。
【図５】本発明の第１４の実施の形態の平面図及び側面
図である。
図である。
【図６】本発明の第１６の実施の形態等の平面図及び断
面図である。
面図である。
【図７】本発明の第２１の実施の形態等の平面図及び断
面図である。
面図である。
【図８】本発明の第２３の実施の形態等における半導体
チップ及び絶縁体部分の拡大平面図である。
チップ及び絶縁体部分の拡大平面図である。
【図９】モジュール型半導体装置の第１の従来技術の平
面図及び側面図である。
面図及び側面図である。
【図１０】第２の従来技術の平面図である。
【図１１】第３の従来技術の平面図及び側面図である。
１，１ａ，１ｂ 絶縁性セラミックス板 ２，３，１７ 導電層 ４ 基板体 ５，５ａ〜５ｄ 半導体チップ ６，８ 半田層 １０ エミッタ電極（所定電極） １１，２２ 絶縁体 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 島状エミッタ電極（島
状電極） １３，２０ ボンディングワイヤ １４ ゲート電極（他の所定電極） １５ 他の導電層 １６ 低融点の接合材 １８，２３ 外部接続端子 １９，２４ 導電性部品 ２１ 島状ゲート電極（他の島状電極） ２５ 絶縁性樹脂
状電極） １３，２０ ボンディングワイヤ １４ ゲート電極（他の所定電極） １５ 他の導電層 １６ 低融点の接合材 １８，２３ 外部接続端子 １９，２４ 導電性部品 ２１ 島状ゲート電極（他の島状電極） ２５ 絶縁性樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森田 裕 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 西村 隆宣 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 田多 伸光 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 木島 研二 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内
Claims (25)
- 【請求項１】 絶縁性セラミックス板の表面に導電層が
接合された基板体における前記導電層上に複数の半導体
チップが接合されたモジュール型半導体装置において、
前記導電層上に絶縁体を介して接合された島状電極に前
記複数の半導体チップの各所定電極が結線され、且つ前
記島状電極は前記基板体の中心線上に位置するか又は前
記基板体の中心に対して対称形状を有するかの何れかで
あることを特徴とするモジュール型半導体装置。 - 【請求項２】 前記島状電極は、前記半導体チップと他
の半導体チップとの間に位置することを特徴とする請求
項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項３】 前記島状電極は十字形状に形成されて前
記複数の半導体チップ間に配置されていることを特徴と
する請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項４】 前記島状電極は前記複数の半導体チップ
を囲むように枠状に形成してなることを特徴とする請求
項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項５】 前記絶縁体は、前記絶縁性セラミックス
板よりも弾性係数の小さい材質からなることを特徴とす
る請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項６】 前記絶縁体は、絶縁性セラミックス製で
あることを特徴とする請求項１記載のモジュール型半導
体装置。 - 【請求項７】 前記絶縁性セラミックス板及び前記絶縁
体の材質として、金属窒化物又は金属酸化物の何れかを
用いてなることを特徴とする請求項１記載のモジュール
型半導体装置。 - 【請求項８】 前記絶縁体の厚さは０．２ｍｍ以上で、
且つ前記絶縁性セラミックス板の厚さよりも薄いことを
特徴とする請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項９】 前記導電層及び前記島状電極の材質とし
て、銅、アルミニウム又はこれらを主成分とする合金又
は複合材料の何れかを用いてなることを特徴とする請求
項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１０】 前記絶縁体は、前記半導体チップとの
間に０．５ｍｍ以上の距離を空けて前記基板体上に固定
してなることを特徴とする請求項１記載のモジュール型
半導体装置。 - 【請求項１１】 前記島状電極の外形は前記絶縁体の外
形よりも小さく、且つ前記島状電極の外形と前記絶縁体
の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を空けてなること
を特徴とする請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１２】 前記絶縁体のコーナー部は、半径０．
５ｍｍ以上の面取りがされていることを特徴とする請求
項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１３】 前記島状電極のコーナー部は、半径
０．５ｍｍ以上の面取りがされていることを特徴とする
請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１４】 前記基板体は、導電層を挟んだ２枚以
上の絶縁性セラミックス板で構成してなることを特徴と
する請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１５】 前記島状電極は、外部接続端子と冶金
的もしくは機械的に一体化してなることを特徴とする請
求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１６】 前記島状電極と電気的に絶縁された他
の島状電極を、前記導電層上に絶縁体を介して接合し、
当該他の島状電極に前記半導体チップの他の所定電極を
結線してなることを特徴とする請求項１記載のモジュー
ル型半導体装置。 - 【請求項１７】 前記他の島状電極は、他の外部接続端
子と冶金的もしくは機械的に一体化してなることを特徴
とする請求項１６記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１８】 前記半導体チップ、前記島状電極及び
前記半導体チップの所定電極と前記島状電極を結線した
ボンディングワイヤが絶縁性樹脂で覆われていることを
特徴とする請求項１記載のモジュール型半導体装置。 - 【請求項１９】 絶縁性セラミックス板の表面に導電層
が接合された基板体と、前記導電層上に接合された複数
の半導体チップと、前記導電層上に絶縁体を介して接合
され前記複数の半導体チップの各所定電極が結線された
島状電極とを備え、前記島状電極は前記基板体の中心線
上に位置するか又は前記基板体の中心に対して対称形状
を有するかの何れかであるモジュール型半導体装置の製
造方法であって、前記絶縁体と前記島状電極とを接合す
る方法として接合材を用いず、銅直接接合法を用いるこ
とを特徴とするモジュール型半導体装置の製造方法。 - 【請求項２０】 前記基板体を構成する前記導電層と前
記絶縁体との接合方法として、接合材を用いず、銅直接
接合法を用いることを特徴とする請求項１９記載のモジ
ュール型半導体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 前記基板体を構成する前記導電層と前
記絶縁体との接合方法として、当該絶縁体における接合
面に他の導電層を設け、前記導電層と前記他の導電層と
を低融点の接合材を用いて接合することを特徴とする請
求項１９記載のモジュール型半導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】 前記他の導電層の材質として、銅、ア
ルミニウム又はこれらを主成分とする合金の何れかを用
いることを特徴とする請求項２１記載のモジュール型半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 前記他の導電層の外形は前記絶縁体の
外形よりも小さく、且つ前記絶縁体の外形と前記他の導
電層の外形との間に０．５ｍｍ以上の距離を設けること
を特徴とする請求項２１記載のモジュール型半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２４】 前記低融点の接合材として、Ｐｂ，Ｓ
ｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｃｕの少なくとも１種類を主成分とす
る金属を用いることを特徴とする請求項２１記載のモジ
ュール型半導体装置の製造方法。 - 【請求項２５】 前記低融点の接合材として、弾性係数
が１００ＧＰａ以下、もしくは降伏応力が１００ＭＰａ
以下の金属を用いることを特徴とする請求項２１記載の
モジュール型半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131601A JP2000323647A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | モジュール型半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131601A JP2000323647A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | モジュール型半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323647A true JP2000323647A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15061885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131601A Pending JP2000323647A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | モジュール型半導体装置及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323647A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-05-12 JP JP11131601A patent/JP2000323647A/ja active Pending
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