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JP7552014B2 - Semiconductor module and manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、半導体モジュールおよび製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor module and a manufacturing method.

従来、半導体チップの上面電極に、金属配線板を接続した構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。金属配線板は、上面電極にはんだ接合される板状の接合部と、接合部の端部から上方に延伸して設けられた立上り部とを有する。
特許文献1 特開2003-115512号公報
A structure in which a metal wiring plate is connected to an upper electrode of a semiconductor chip is known (see, for example, Patent Document 1). The metal wiring plate has a plate-shaped joint portion that is solder-joined to the upper electrode, and a rising portion that extends upward from an end of the joint portion.
Patent Document 1: JP 2003-115512 A

半導体チップおよび金属配線板は、樹脂により封止される。金属配線板の温度が変動すると、金属配線板の立上り部は上下方向に伸縮しようとする。立上り部の上側は封止樹脂により押さえられるので、立上り部は半導体チップの上面電極を押圧する。このため、立上り部近傍の上面電極の領域は、他の上面電極の領域よりもひずみが大きくなる。また、金属配線板の熱膨張により封止用の樹脂にクラックが生じる場合がある。 The semiconductor chip and metal wiring board are sealed with resin. When the temperature of the metal wiring board fluctuates, the rising portion of the metal wiring board tends to expand and contract in the vertical direction. The upper side of the rising portion is held down by the sealing resin, so the rising portion presses against the top electrode of the semiconductor chip. As a result, the area of the top electrode near the rising portion is more distorted than the other areas of the top electrode. Furthermore, the thermal expansion of the metal wiring board may cause cracks to form in the sealing resin.

本発明の一つの態様においては、上面電極および上面電極と反対側の下面電極を有する半導体チップと、半導体チップの上面電極と電気的に接続される金属配線板と、金属配線板上に設けられ、金属配線板よりも低い弾性率を有する、シート状の低弾性シートとを備える半導体モジュールを提供する。 In one aspect of the present invention, a semiconductor module is provided that includes a semiconductor chip having an upper electrode and a lower electrode opposite the upper electrode, a metal wiring board electrically connected to the upper electrode of the semiconductor chip, and a sheet-like low-elasticity sheet provided on the metal wiring board and having a lower elastic modulus than the metal wiring board.

金属配線板は、半導体チップの上面電極と接合するための接合部と、接合部と接続され、半導体チップから離れる方向に延伸する立上り部とを有してよい。 The metal wiring board may have a joint portion for joining to the upper electrode of the semiconductor chip, and a rising portion connected to the joint portion and extending in a direction away from the semiconductor chip.

低弾性シートは、接合部上および立上り部上の両方に設けられてよい。 The low elasticity sheet may be provided on both the joint and the raised portion.

低弾性シートは、接合部上に設けられ、立上り部上には設けられなくてよい。 The low elasticity sheet is provided on the joints, but does not have to be provided on the raised portions.

低弾性シートは、接合部の端部において、金属配線板との接合面から外側にはみ出して設けられてよい。 The low-elasticity sheet may be provided at the end of the joint, extending beyond the joint surface with the metal wiring board.

低弾性シートは、接合部の端部において、金属配線板との接合面を有し、接合部は、半導体チップの上面電極とはんだ接合されていてよい。 The low-elasticity sheet has a bonding surface with the metal wiring board at the end of the joint, and the joint may be soldered to the upper electrode of the semiconductor chip.

半導体モジュールは、半導体チップの上面電極と金属配線板とを接合するためのはんだ部と、半導体チップおよび金属配線板を封止する封止樹脂とをさらに備えてよい。封止樹脂は、はんだ部と接触していてよい。 The semiconductor module may further include a solder portion for joining the upper electrode of the semiconductor chip to the metal wiring board, and a sealing resin for sealing the semiconductor chip and the metal wiring board. The sealing resin may be in contact with the solder portion.

封止樹脂は、金属配線板の接合部の側面と接触していてよい。 The sealing resin may be in contact with the side of the joint of the metal wiring board.

低弾性シートの弾性率は、封止樹脂の弾性率よりも低くてよい。 The elastic modulus of the low elasticity sheet may be lower than the elastic modulus of the sealing resin.

低弾性シートの弾性率は、封止樹脂の弾性率の10000分の1以上、10分の1以下であってよい。 The elastic modulus of the low elasticity sheet may be 1/10,000 or more and 1/10 or less of the elastic modulus of the sealing resin.

低弾性シートは、1MPa以上、1000Ma以下の弾性率を有してよい。 The low elasticity sheet may have an elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less.

低弾性シートは、0.05mm以上、1.5mm以下の厚みを有してよい。 The low-elasticity sheet may have a thickness of 0.05 mm or more and 1.5 mm or less.

低弾性シートは、発泡体、樹脂およびシリコーンゴムのいずれかを含んでよい。 The low elasticity sheet may include any of foam, resin and silicone rubber.

本発明の一つの態様においては、半導体モジュールの製造方法であって、半導体チップを提供する段階と、半導体チップの上方に金属配線板をはんだ接合する段階と、金属配線板よりも弾性率の低いシート状の低弾性シートを金属配線板に貼り付ける段階とを備える製造方法を提供する。 In one aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor module is provided, the method comprising the steps of providing a semiconductor chip, soldering a metal wiring board above the semiconductor chip, and attaching a low-elasticity sheet having a lower elasticity than the metal wiring board to the metal wiring board.

低弾性シートを金属配線板に貼り付ける段階の後に、半導体チップの上方に金属配線板をはんだ接合してよい。 After attaching the low-elasticity sheet to the metal wiring board, the metal wiring board may be soldered above the semiconductor chip.

半導体チップの上方に金属配線板をはんだ接合する段階の後に、低弾性シートを金属配線板に貼り付けてよい。 After the step of soldering the metal wiring board above the semiconductor chip, a low-elasticity sheet may be attached to the metal wiring board.

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。 The above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. Subcombinations of these features may also constitute inventions.

実施例1に係る半導体モジュール300の上面図である。FIG. 2 is a top view of the semiconductor module 300 according to the first embodiment. 図1AのA-A断面図である。1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A. 実施例2に係る半導体モジュール300の上面図である。FIG. 11 is a top view of a semiconductor module 300 according to a second embodiment. 図2AのB-B断面図である。This is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2A. 実施例3に係る半導体モジュール300の上面図である。FIG. 11 is a top view of a semiconductor module 300 according to a third embodiment. 図3AのC-C断面図である。This is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3A. 比較例に係る半導体モジュール500の断面図の一例である。1 is an example of a cross-sectional view of a semiconductor module 500 according to a comparative example. 実施例1に係る半導体モジュール300に応力が発生した後の断面図の一例である。11 is an example of a cross-sectional view of the semiconductor module 300 according to the first embodiment after a stress is generated therein; 比較例に係る半導体モジュール500に応力が発生した後の断面図の一例である。13 is an example of a cross-sectional view of the semiconductor module 500 according to the comparative example after stress is generated therein. 樹脂応力と低弾性シート70のヤング率との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between resin stress and Young's modulus of a low-elasticity sheet 70. 塑性ひずみ振幅と低弾性シート70のヤング率との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between the plastic strain amplitude and the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70. 樹脂応力と低弾性シート70の膜厚との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between resin stress and film thickness of a low-elasticity sheet 70. 塑性ひずみ振幅と低弾性シート70の膜厚との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between the plastic strain amplitude and the film thickness of the low-elasticity sheet 70. 半導体モジュール300を製造するためのフローチャートの一例を示す。1 shows an example of a flowchart for manufacturing the semiconductor module 300. 半導体モジュール300の製造方法の一例を示す。An example of a method for manufacturing the semiconductor module 300 will be described. 半導体モジュール300の製造方法の一例を示す。An example of a method for manufacturing the semiconductor module 300 will be described. 実施例に係る低弾性シート70の端部を説明するための部分拡大図である。4 is a partially enlarged view for explaining an end portion of a low-elasticity sheet 70 according to an embodiment of the present invention. FIG. 実施例に係る低弾性シート70の端部を説明するための部分拡大図である。4 is a partially enlarged view for explaining an end portion of a low-elasticity sheet 70 according to an embodiment of the present invention. FIG. 比較例に係る低弾性部570の端部を説明するための部分拡大図である。13 is a partial enlarged view for explaining an end portion of a low elasticity portion 570 according to a comparative example. FIG. 比較例に係る低弾性部570の端部を説明するための部分拡大図である。13 is a partial enlarged view for explaining an end portion of a low elasticity portion 570 according to a comparative example. FIG. 実施例に係る車両200の概要を示す図である。1 is a diagram showing an overview of a vehicle 200 according to an embodiment. 実施例に係る電力変換装置220の主回路図である。2 is a main circuit diagram of a power conversion device 220 according to an embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1Aは、実施例1に係る半導体モジュール300の上面図である。図1Bは、図1AのA-A断面図である。本例の半導体モジュール300は、半導体組立体100と、冷却部110と、ケース120と、封止樹脂130とを備える。 FIG. 1A is a top view of a semiconductor module 300 according to a first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1A. The semiconductor module 300 of this example includes a semiconductor assembly 100, a cooling unit 110, a case 120, and a sealing resin 130.

本明細書においては、半導体組立体100の厚み方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。素子、基板、層、膜またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は重力方向に限定されない。本例では、上下方向をZ軸方向、Z軸方向と垂直な面内において直交する2つの方向をX軸方向およびY軸方向と称する。XYZ軸は右手系を構成する。 In this specification, one side in the thickness direction of the semiconductor assembly 100 is referred to as "top" and the other side as "bottom". Of the two main surfaces of an element, substrate, layer, film or other member, one surface is referred to as the top surface and the other surface is referred to as the bottom surface. The directions of "top" and "bottom" are not limited to the direction of gravity. In this example, the up-down direction is referred to as the Z-axis direction, and the two directions perpendicular to the plane perpendicular to the Z-axis direction are referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction. The XYZ axes form a right-handed system.

半導体組立体100は、半導体チップ10と、積層基板20と、金属配線板60と、低弾性シート70とを有する組立品である。半導体組立体100は、はんだ部112を用いて、冷却部110上にはんだ接合されている。なお、半導体組立体100は、金属製のベース板上に載置されてもよい。 The semiconductor assembly 100 is an assembly having a semiconductor chip 10, a laminated substrate 20, a metal wiring board 60, and a low-elasticity sheet 70. The semiconductor assembly 100 is solder-joined onto the cooling section 110 using the solder section 112. The semiconductor assembly 100 may be placed on a metal base plate.

冷却部110は、半導体チップ10等が発する熱を、外部に放出する。冷却部110は、アルミニウム等の熱伝導率が高い材料で形成される。冷却部110は、天板および天板に対向する底板を有してよい。冷却部110は、天板と底板の間に、放熱面積を増大させるべく複数のフィンが形成されていてもよい。本例の半導体組立体100は、はんだ部112により、熱的および機械的に冷却部110に固定されている。例えば、はんだ部112は、Sn-Sb系またはSn-Sb-Ag系のはんだである。 The cooling section 110 dissipates heat generated by the semiconductor chip 10 and the like to the outside. The cooling section 110 is formed of a material with high thermal conductivity, such as aluminum. The cooling section 110 may have a top plate and a bottom plate facing the top plate. The cooling section 110 may have multiple fins formed between the top plate and the bottom plate to increase the heat dissipation area. The semiconductor assembly 100 of this example is thermally and mechanically fixed to the cooling section 110 by the solder section 112. For example, the solder section 112 is a Sn-Sb based or Sn-Sb-Ag based solder.

ケース120は、冷却部110の上面において、半導体組立体100を囲んで設けられる。本例のケース120の形状は矩形であるが、これに限定されない。例えば、ケース120の材料は、樹脂等の絶縁材料である。樹脂は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリブチルアクリレート(PBA)、ポリアミド(PA)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ウレタンおよびシリコーン等から選択されてよい。 The case 120 is provided on the upper surface of the cooling section 110, surrounding the semiconductor assembly 100. The shape of the case 120 in this example is rectangular, but is not limited to this. For example, the material of the case 120 is an insulating material such as resin. The resin may be selected from polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT), polybutyl acrylate (PBA), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), polybutylene succinate (PBS), urethane, silicone, etc.

封止樹脂130は、ケース120の内部を封止する。封止樹脂130は、半導体組立体100の全体を覆っている。つまり、封止樹脂130は、半導体チップ10、積層基板20、金属配線板60、はんだ部33、34、43および低弾性シート70を封止している。例えば、封止樹脂130の材料は、エポキシ樹脂である。 The sealing resin 130 seals the inside of the case 120. The sealing resin 130 covers the entire semiconductor assembly 100. In other words, the sealing resin 130 seals the semiconductor chip 10, the laminated substrate 20, the metal wiring board 60, the solder parts 33, 34, 43, and the low-elasticity sheet 70. For example, the material of the sealing resin 130 is epoxy resin.

半導体チップ10は、シリコン基板等の半導体基板で形成された半導体チップである。一例において、半導体チップ10は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)およびパワーMOSFETなどのスイッチング素子を含む。半導体チップ10は、フリーホイールダイオード(FWD)を含むRC-IGBT(Reverse-Conducting IGBT)を含んでよい。半導体チップ10は縦型のスイッチング素子を含んでよい。半導体チップ10には、上面電極および下面電極が形成されてよい。上電極および下面電極はそれぞれ電源の負電位および正電位に電気的に接続されてよい。 The semiconductor chip 10 is a semiconductor chip formed of a semiconductor substrate such as a silicon substrate. In one example, the semiconductor chip 10 includes switching elements such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a power MOSFET. The semiconductor chip 10 may include a reverse-conducting IGBT (RC-IGBT) including a freewheel diode (FWD). The semiconductor chip 10 may include a vertical switching element. An upper electrode and a lower electrode may be formed on the semiconductor chip 10. The upper electrode and the lower electrode may be electrically connected to a negative potential and a positive potential of a power supply, respectively.

積層基板20は、冷却部110の上面に設けられる。積層基板20は、金属板21、絶縁板22、回路部23および回路部24を備える。例えば、積層基板20は、DCB(Direct Copper Bonding)基板またはAMB(Active Metal Brazing)基板であってよい。 The laminated substrate 20 is provided on the upper surface of the cooling section 110. The laminated substrate 20 includes a metal plate 21, an insulating plate 22, a circuit section 23, and a circuit section 24. For example, the laminated substrate 20 may be a DCB (Direct Copper Bonding) substrate or an AMB (Active Metal Brazing) substrate.

絶縁板22は、アルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si)等のセラミックス等の絶縁材料で形成される。金属板21は、絶縁板22の下面に設けられる。回路部23および回路部24は、絶縁板22の上面に設けられる。金属板21、回路部23および回路部24は、銅または銅合金などの金属材料を含む板で形成されてよい。金属板21、回路部23および回路部24は、はんだやロウ等によって絶縁板22の表面に固定されていてもよい。 The insulating plate 22 is formed of an insulating material such as ceramics, such as alumina ( Al2O3 ) , aluminum nitride ( AlN ), silicon nitride ( Si3N4 ), etc. The metal plate 21 is provided on the lower surface of the insulating plate 22. The circuit units 23 and 24 are provided on the upper surface of the insulating plate 22. The metal plate 21, the circuit units 23 and 24 may be formed of plates containing a metal material, such as copper or a copper alloy. The metal plate 21, the circuit units 23 and 24 may be fixed to the surface of the insulating plate 22 by solder, brazing, etc.

回路部23は、はんだ部33を用いて、半導体チップ10とはんだ接合されている。これにより、回路部23は、半導体チップ10と電気的に接続されている。 The circuit section 23 is soldered to the semiconductor chip 10 using the solder section 33. This electrically connects the circuit section 23 to the semiconductor chip 10.

回路部24は、金属配線板60とはんだ接合される。回路部24は、半導体チップ10とはんだ接合されていない。但し、回路部24は、回路部23とはんだ接合された半導体チップ10とは別の半導体チップ10にはんだ接合されてもよい。回路部23および回路部24は、絶縁板22の上面に形成された金属配線、パッド等を含んでよく、信号処理回路等を含んでもよい。 The circuit section 24 is soldered to the metal wiring plate 60. The circuit section 24 is not soldered to the semiconductor chip 10. However, the circuit section 24 may be soldered to a semiconductor chip 10 other than the semiconductor chip 10 soldered to the circuit section 23. The circuit section 23 and the circuit section 24 may include metal wiring, pads, etc. formed on the upper surface of the insulating plate 22, and may include a signal processing circuit, etc.

はんだ部33は、半導体チップ10を回路部23に固定する。はんだ部33は、半導体チップ10および回路部23を、電気的および機械的に接続する。例えば、はんだ部33は、回路部23に含まれるパッドと、半導体チップ10の下面電極とを接続する。例えば、はんだ部33の材料は、Sn-Cu系またはSn-Sb系のはんだである。はんだ部33は、半導体チップ10を回路部23に接触する2つの面と、2つの面を接続する側面を有し、側面は封止樹脂130に接触している。 The solder portion 33 fixes the semiconductor chip 10 to the circuit portion 23. The solder portion 33 electrically and mechanically connects the semiconductor chip 10 and the circuit portion 23. For example, the solder portion 33 connects a pad included in the circuit portion 23 to an electrode on the lower surface of the semiconductor chip 10. For example, the material of the solder portion 33 is a Sn-Cu or Sn-Sb solder. The solder portion 33 has two surfaces that contact the semiconductor chip 10 to the circuit portion 23 and a side surface that connects the two surfaces, and the side surface contacts the sealing resin 130.

金属配線板60は、半導体チップ10と電気的に接続された半導体チップ10用の電気配線である。本例の金属配線板60は、半導体チップ10と回路部24とを電気的に接続する。金属配線板60の一方の端部は半導体チップ10の上面電極に接続され、金属配線板60のもう一方の端部は回路部24の上面に接続される。 The metal wiring board 60 is electrical wiring for the semiconductor chip 10 that is electrically connected to the semiconductor chip 10. In this example, the metal wiring board 60 electrically connects the semiconductor chip 10 to the circuit section 24. One end of the metal wiring board 60 is connected to the upper surface electrode of the semiconductor chip 10, and the other end of the metal wiring board 60 is connected to the upper surface of the circuit section 24.

例えば、金属配線板60の材料は、銅、銅合金、アルミニウム、または、アルミニウム合金等である。一例において、金属配線板60の厚みは、0.5mm以上、1.0mm以下である。本例の金属配線板60は、接合部62と、立上り部63と、接続部64と、立上り部65と、接合部66とを有する。 For example, the material of the metal wiring board 60 is copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, or the like. In one example, the thickness of the metal wiring board 60 is 0.5 mm or more and 1.0 mm or less. The metal wiring board 60 in this example has a joint portion 62, a rising portion 63, a connection portion 64, a rising portion 65, and a joint portion 66.

接合部62は、はんだ部43を用いて、半導体チップ10の上面電極とはんだ接合される。これにより、接合部62は、半導体チップ10上に固定され、半導体チップ10と電気的に接続される。例えば、はんだ部43は、Sn-Cu系またはSn-Sb系のはんだである。 The joint 62 is soldered to the upper electrode of the semiconductor chip 10 using the solder portion 43. As a result, the joint 62 is fixed onto the semiconductor chip 10 and electrically connected to the semiconductor chip 10. For example, the solder portion 43 is a Sn-Cu based or Sn-Sb based solder.

立上り部63は、接合部62と接続される。立上り部63は、接合部62から半導体チップ10の上面と離れる方向に延伸する。言い換えると、立上り部63は、接合部62から任意の角度で折れ曲がった部分である。本例の立上り部63は、半導体チップ10の上面に対して垂直な方向(即ち、Z軸方向)に延伸している。 The rising portion 63 is connected to the joint portion 62. The rising portion 63 extends from the joint portion 62 in a direction away from the top surface of the semiconductor chip 10. In other words, the rising portion 63 is a portion that is bent at an arbitrary angle from the joint portion 62. In this example, the rising portion 63 extends in a direction perpendicular to the top surface of the semiconductor chip 10 (i.e., the Z-axis direction).

接合部66は、はんだ部34により回路部24の上面とはんだ接合される。これにより、接合部66は、回路部24上に固定され、回路部24と電気的に接続される。例えば、はんだ部34は、Sn-Cu系またはSn-Sb系のはんだである。接合部66は、接続部64により立上り部63と接続されている。 The joint 66 is soldered to the upper surface of the circuit section 24 by the solder section 34. As a result, the joint 66 is fixed onto the circuit section 24 and electrically connected to the circuit section 24. For example, the solder section 34 is a Sn-Cu based or Sn-Sb based solder. The joint 66 is connected to the rising section 63 by the connection section 64.

立上り部65は、接合部66と接続される。立上り部65は、接合部66から回路部24の上面と離れる方向に延伸する。言い換えると、立上り部65は、接合部66から任意の角度で折れ曲がった部分である。本例の立上り部65は、回路部24の上面と垂直な方向(即ち、Z軸方向)に延伸している。接合部62と接合部66はZ軸方向に離れて設けられてよい。Z軸方向において、立上り部63の長さは立上り部65の長さより、例えば半導体チップ10およびはんだ部43の厚みだけ、小さくてよい。 The rising portion 65 is connected to the joint portion 66. The rising portion 65 extends from the joint portion 66 in a direction away from the upper surface of the circuit portion 24. In other words, the rising portion 65 is a portion that is bent at an arbitrary angle from the joint portion 66. In this example, the rising portion 65 extends in a direction perpendicular to the upper surface of the circuit portion 24 (i.e., in the Z-axis direction). The joint portions 62 and 66 may be provided apart in the Z-axis direction. In the Z-axis direction, the length of the rising portion 63 may be smaller than the length of the rising portion 65, for example, by the thickness of the semiconductor chip 10 and the solder portion 43.

低弾性シート70は、金属配線板60上に設けられる。低弾性シート70は、金属配線板60の弾性率よりも低い弾性率を有する、シート状の部材である。本例において、「シート状」とは、低弾性シート70の端部においても略均一な厚みを有することを指す。一方、液体塗布によって低弾性層を形成した場合、層の中心と端部とで膜厚が均一にならない。 The low-elasticity sheet 70 is provided on the metal wiring board 60. The low-elasticity sheet 70 is a sheet-like member having a lower elastic modulus than the metal wiring board 60. In this example, "sheet-like" refers to the low-elasticity sheet 70 having a substantially uniform thickness even at its ends. On the other hand, when a low-elasticity layer is formed by liquid application, the film thickness is not uniform between the center and the ends of the layer.

低弾性シート70は、接合部72と、立上り部73と、接続部74と、立上り部75と接合部76とを備える。接合部72は、接合部62の上面に設けられる。立上り部73は、立上り部63と対向して設けられる。接続部74は、接続部64上に設けられる。立上り部75は、立上り部65と対向して設けられる。接合部76は、接合部66上に設けられる。本例では、低弾性シート70となる一枚のシートが金属配線板60上に貼り付けられている。低弾性シート70は、金属配線板60へ接着剤により貼り付けられてよい。接合部72および接合部76は、略均一な膜厚を有する。例えば、接合部72および接合部76の膜厚のばらつきは、±10%以内である。なお、接合部72、立上り部73、接続部74、立上り部75および接合部76は、互いに離間して金属配線板60に貼り付けられてもよい。 The low elasticity sheet 70 includes a joint portion 72, a rising portion 73, a connection portion 74, a rising portion 75, and a joint portion 76. The joint portion 72 is provided on the upper surface of the joint portion 62. The rising portion 73 is provided opposite the rising portion 63. The connection portion 74 is provided on the connection portion 64. The rising portion 75 is provided opposite the rising portion 65. The joint portion 76 is provided on the joint portion 66. In this example, a sheet that becomes the low elasticity sheet 70 is attached to the metal wiring board 60. The low elasticity sheet 70 may be attached to the metal wiring board 60 by an adhesive. The joint portion 72 and the joint portion 76 have a substantially uniform film thickness. For example, the film thickness variation of the joint portion 72 and the joint portion 76 is within ±10%. The joint portion 72, the rising portion 73, the connection portion 74, the rising portion 75, and the joint portion 76 may be attached to the metal wiring board 60 at a distance from one another.

低弾性シート70の弾性率は、封止樹脂130の弾性率よりも低い。一例において、低弾性シート70の弾性率は、封止樹脂130の弾性率の10分の1以下であってよく、100分の1以下であってよい。本例の低弾性シート70の弾性率は、封止樹脂130の弾性率の10000分の1以上、10分の1以下である。但し、低弾性シート70の弾性率は、封止樹脂130の弾性率の1000分の1以上であってもよい。低弾性シート70は、金属配線板60と封止樹脂130との間に設けられる。これにより、低弾性シート70は、熱応力によって生じる電極クラックおよび樹脂クラック等のクラックを抑制できる。 The elastic modulus of the low elastic sheet 70 is lower than that of the sealing resin 130. In one example, the elastic modulus of the low elastic sheet 70 may be 1/10 or less than that of the sealing resin 130, and may be 1/100 or less. In this example, the elastic modulus of the low elastic sheet 70 is 1/10,000 or more and 1/10 or less than that of the sealing resin 130. However, the elastic modulus of the low elastic sheet 70 may be 1/1000 or more than that of the sealing resin 130. The low elastic sheet 70 is provided between the metal wiring board 60 and the sealing resin 130. As a result, the low elastic sheet 70 can suppress cracks such as electrode cracks and resin cracks caused by thermal stress.

低弾性シート70は、金属配線板60の上面の全面に設けられている。但し、低弾性シート70は、金属配線板60の一部にのみ設けられてもよい。本例の低弾性シート70は、接合部上および立上り部上の両方に設けられる。本例における「立上り部上」とは、立上り部と接して低弾性シート70が設けられる場合を指し、必ずしも重力方向の上面に設けられる場合に限定されない。なお、低弾性シート70は、半導体チップ10およびはんだ部と離間して設けられる。即ち、はんだ部と封止樹脂130とが接触することにより、はんだ部が強固に固定され、はんだクラックの発生を抑制できる。 The low-elasticity sheet 70 is provided over the entire upper surface of the metal wiring board 60. However, the low-elasticity sheet 70 may be provided only on a portion of the metal wiring board 60. In this example, the low-elasticity sheet 70 is provided on both the joints and the rising portions. In this example, "on the rising portions" refers to the case where the low-elasticity sheet 70 is provided in contact with the rising portions, and is not necessarily limited to the case where it is provided on the upper surface in the direction of gravity. The low-elasticity sheet 70 is provided away from the semiconductor chip 10 and the solder portion. In other words, the solder portion is firmly fixed by contacting the sealing resin 130, and the occurrence of solder cracks can be suppressed.

低弾性シート70の膜厚は、半導体モジュール300の構造等に応じて適宜設計されてよい。一例において、低弾性シート70の膜厚は、0.05mm以上、1.5mm以下である。低弾性シート70の膜厚は、0.1mm以上であっても、0.3mm以上であってもよい。低弾性シート70の膜厚は、1.0mm以下であってもよい。例えば、低弾性シート70の材料は、発泡体、樹脂およびシリコーンゴムのいずれかを含む。より具体的には、低弾性シート70の材料は、ポリイミド発泡体またはエポキシ樹脂であってよい。なお、低弾性シート70の熱伝導性および電気伝導性は特に限定されない。 The thickness of the low elasticity sheet 70 may be appropriately designed according to the structure of the semiconductor module 300. In one example, the thickness of the low elasticity sheet 70 is 0.05 mm or more and 1.5 mm or less. The thickness of the low elasticity sheet 70 may be 0.1 mm or more, or 0.3 mm or more. The thickness of the low elasticity sheet 70 may be 1.0 mm or less. For example, the material of the low elasticity sheet 70 includes any of foam, resin, and silicone rubber. More specifically, the material of the low elasticity sheet 70 may be polyimide foam or epoxy resin. The thermal conductivity and electrical conductivity of the low elasticity sheet 70 are not particularly limited.

低弾性シート70は、接合部62の端部において、金属配線板60との接合面を有する。接合部62の端部の位置は特に限定されない。接合部62の端部は、立上り部63とは逆側の接合部62の端部であってよい。接合部62が半導体チップ10とはんだ接合されており、接合部62および立上り部63で熱膨張が生じる。そして、立上り部63とは逆側の接合部62の端部では、接合部62および立上り部63の熱膨張による応力が集中しやすくなる。応力の集中しやすい領域に低弾性シート70を設けることによって、樹脂クラックの発生を抑制できる。 The low-elasticity sheet 70 has a joint surface with the metal wiring board 60 at the end of the joint 62. The position of the end of the joint 62 is not particularly limited. The end of the joint 62 may be the end of the joint 62 on the opposite side to the rising portion 63. The joint 62 is soldered to the semiconductor chip 10, and thermal expansion occurs at the joint 62 and the rising portion 63. Stress due to thermal expansion of the joint 62 and the rising portion 63 is likely to concentrate at the end of the joint 62 on the opposite side to the rising portion 63. By providing the low-elasticity sheet 70 in an area where stress is likely to concentrate, the occurrence of resin cracks can be suppressed.

図2Aは、実施例2に係る半導体モジュール300の上面図である。図2Bは、図2AのB-B断面図である。本例の半導体モジュール300は、接合部62上に低弾性シート70を備える。本例では、実施例1と相違する点について特に説明する。 Figure 2A is a top view of a semiconductor module 300 according to a second embodiment. Figure 2B is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 2A. The semiconductor module 300 of this example includes a low-elasticity sheet 70 on the joint 62. In this example, differences from the first embodiment will be particularly described.

低弾性シート70は、接合部62上に設けられる。一方、本例の低弾性シート70は、立上り部63、接続部64、立上り部65および接合部66上には設けられない。低弾性シート70は、半導体チップ10が設けられた領域の近傍に設けられることにより、半導体チップ10の発熱に起因した熱応力によって生じる樹脂クラックの発生を抑制できる。 The low-elasticity sheet 70 is provided on the joint 62. On the other hand, in this example, the low-elasticity sheet 70 is not provided on the rising portion 63, the connection portion 64, the rising portion 65, or the joint 66. By providing the low-elasticity sheet 70 near the area where the semiconductor chip 10 is provided, the occurrence of resin cracks caused by thermal stress due to heat generation from the semiconductor chip 10 can be suppressed.

本例の半導体モジュール300は、接合部62上のみに低弾性シート70を設けているので、低弾性シート70を金属配線板60の形状に沿って貼り付ける必要がない。よって、金属配線板60の構造が複雑な場合であっても、低弾性シート70の貼り付けが容易である。 In the semiconductor module 300 of this example, the low-elasticity sheet 70 is provided only on the joint 62, so there is no need to attach the low-elasticity sheet 70 along the shape of the metal wiring board 60. Therefore, even if the structure of the metal wiring board 60 is complex, it is easy to attach the low-elasticity sheet 70.

図3Aは、実施例3に係る半導体モジュール300の上面図である。図3Bは、図3AのC-C断面図である。本例の半導体モジュール300は、実施例2と異なる形状の金属配線板60を備える。本例では、実施例2と相違する点について特に説明する。 Figure 3A is a top view of a semiconductor module 300 according to a third embodiment. Figure 3B is a cross-sectional view taken along the line C-C of Figure 3A. The semiconductor module 300 of this example includes a metal wiring board 60 having a different shape from that of the second embodiment. In this example, the differences from the second embodiment will be particularly described.

金属配線板60は、接合部62と、接続部64と、立上り部65と、接合部66とを備える。即ち、本例の金属配線板60は、立上り部63を有しない点で実施例2の金属配線板60と異なる。このように、金属配線板60の形状は、半導体モジュール300の構造等に応じて適宜変更されてよい。 The metal wiring board 60 has a joint portion 62, a connection portion 64, a rising portion 65, and a joint portion 66. That is, the metal wiring board 60 of this example differs from the metal wiring board 60 of Example 2 in that it does not have a rising portion 63. In this way, the shape of the metal wiring board 60 may be changed as appropriate depending on the structure of the semiconductor module 300, etc.

低弾性シート70は、接合部62上に設けられる。低弾性シート70は、接続部64、立上り部65および接合部66上には設けられていない。但し、低弾性シート70は、接続部64、立上り部65および接合部66の上面に設けられてもよい。このように、低弾性シート70は、金属配線板60の形状が変更された場合であっても、半導体チップ10とはんだ接合された接合部62上に設けられることが好ましい。これにより、金属配線板60の熱膨張による影響が低減される。 The low-elasticity sheet 70 is provided on the joint 62. The low-elasticity sheet 70 is not provided on the connection 64, the rising portion 65, and the joint 66. However, the low-elasticity sheet 70 may be provided on the upper surfaces of the connection 64, the rising portion 65, and the joint 66. In this way, even if the shape of the metal wiring board 60 is changed, it is preferable that the low-elasticity sheet 70 is provided on the joint 62 solder-joined to the semiconductor chip 10. This reduces the effects of thermal expansion of the metal wiring board 60.

図4は、比較例に係る半導体モジュール500の断面図の一例である。半導体モジュール500は、低弾性シート70を備えない点で実施例に係る半導体モジュール300と相違する。半導体モジュール500は、ケース520と、封止樹脂530と、半導体組立体540と、冷却部550とを備える。半導体組立体540は、積層基板525上に載置された半導体チップ510および金属配線板560を備える。 Figure 4 is an example of a cross-sectional view of a semiconductor module 500 according to a comparative example. The semiconductor module 500 differs from the semiconductor module 300 according to the embodiment in that it does not include a low-elasticity sheet 70. The semiconductor module 500 includes a case 520, a sealing resin 530, a semiconductor assembly 540, and a cooling section 550. The semiconductor assembly 540 includes a semiconductor chip 510 and a metal wiring board 560 mounted on a laminated substrate 525.

金属配線板560は、はんだ部543を介して半導体チップ510の上方に設けられる。但し、金属配線板560上には、低弾性シート70が設けられていない。よって、金属配線板560は、封止樹脂530で直接覆われている。金属配線板560は、半導体チップ510の上方に立上り部563を有する。 The metal wiring board 560 is provided above the semiconductor chip 510 via the solder portion 543. However, the low-elasticity sheet 70 is not provided on the metal wiring board 560. Therefore, the metal wiring board 560 is directly covered with the sealing resin 530. The metal wiring board 560 has a rising portion 563 above the semiconductor chip 510.

ここで、ΔTjパワーサイクル等のパワーサイクル試験によって、半導体モジュール300の信頼性が試験される。例えば、ΔTjパワーサイクル試験では、電極クラックと樹脂クラックとの2つの故障モードが評価される。 Here, the reliability of the semiconductor module 300 is tested by a power cycle test such as a ΔTj power cycle. For example, in the ΔTj power cycle test, two failure modes, electrode cracks and resin cracks, are evaluated.

電極クラックは、半導体チップ10の上電極のクラックを起点として、半導体チップ10にクラックが生じる故障モードである。破壊寿命は、熱応力シミュレーションの塑性ひずみ振幅から推定できる。半導体チップ10は、塑性ひずみ振幅の小さい方が長寿命となる。塑性ひずみ振幅とは、上面電極に発生する塑性ひずみの加熱時と冷却時との差である。金属配線板560の立上り部の直下では、ひずみが大きくなる。金属配線板560の立上り部が熱膨張により伸びようとするが、封止樹脂530により押さえつけられていることから、熱膨張による応力が半導体チップ10に向かうことが原因である。 The electrode crack is a failure mode in which a crack occurs in the semiconductor chip 10 starting from a crack in the upper electrode of the semiconductor chip 10. The fracture life can be estimated from the plastic strain amplitude in a thermal stress simulation. The smaller the plastic strain amplitude of the semiconductor chip 10, the longer the life of the semiconductor chip 10. The plastic strain amplitude is the difference between the plastic strain generated in the upper electrode during heating and cooling. The strain is large directly below the rising portion of the metal wiring board 560. The rising portion of the metal wiring board 560 tries to expand due to thermal expansion, but since it is pressed down by the sealing resin 530, the stress due to thermal expansion is directed toward the semiconductor chip 10.

樹脂クラックは、封止樹脂530にクラックが生じる故障モードである。樹脂クラックによる破壊箇所は、熱応力シミュレーションの発生応力の分布から推定できる。応力が高い箇所は、金属配線板560の先端部(即ち、半導体チップ510と接合する部分の先端部)であり、クラックの発生起点と考えられる。半導体チップ510の発熱により金属配線板560が水平方向に熱膨張するが、周囲を封止樹脂530で固められているので、金属配線板560の伸びが先端部の側面567に集中することが原因である。 Resin cracking is a failure mode in which cracks occur in the sealing resin 530. The location of destruction due to resin cracking can be estimated from the distribution of stress generated in a thermal stress simulation. The location of high stress is the tip of the metal wiring board 560 (i.e., the tip of the part that joins with the semiconductor chip 510), which is thought to be the starting point of the crack. Heat generated by the semiconductor chip 510 causes the metal wiring board 560 to thermally expand horizontally, but because the surrounding area is solidified with the sealing resin 530, the expansion of the metal wiring board 560 is concentrated on the side surface 567 of the tip.

半導体組立体100では、低弾性シート70を設けることにより、半導体チップ10に向かう応力や、封止樹脂130への応力集中を緩和できる。例えば、半導体チップ10に向かう応力について、低弾性シート70の膜厚を厚くすることにより、半導体チップ10に向かう応力をさらに緩和できる。低弾性シート70の弾性率を低くし、膜厚を厚くすることにより、半導体チップ10に応力を緩和するためのクッション効果が高くなる。これにより電極クラックが抑制されやすくなる。 In the semiconductor assembly 100, the provision of the low-elasticity sheet 70 can reduce stress toward the semiconductor chip 10 and stress concentration in the sealing resin 130. For example, by increasing the thickness of the low-elasticity sheet 70, the stress toward the semiconductor chip 10 can be further reduced. By lowering the elastic modulus of the low-elasticity sheet 70 and increasing its thickness, the cushioning effect for reducing stress on the semiconductor chip 10 is enhanced. This makes it easier to suppress electrode cracks.

また、封止樹脂130への応力集中について、低弾性シート70のクッション効果により鉛直方向への変形が可能となり、金属配線板60の水平方向の熱膨張による応力集中が低減される。これにより樹脂クラックが抑制されやすくなる。このように、半導体組立体100は、低弾性シート70を設けることにより、ΔTjパワーサイクル時の電極クラックおよび樹脂クラックを抑制できる。 In addition, regarding stress concentration in the sealing resin 130, the cushioning effect of the low-elasticity sheet 70 allows deformation in the vertical direction, reducing stress concentration due to horizontal thermal expansion of the metal wiring board 60. This makes it easier to suppress resin cracks. In this way, by providing the low-elasticity sheet 70, the semiconductor assembly 100 can suppress electrode cracks and resin cracks during the ΔTj power cycle.

図5Aは、実施例1に係る半導体モジュール300に応力が発生した後の断面図の一例である。低弾性シート70は、半導体モジュール300に生じた応力により、形状が大きく変形している。例えば、低弾性シート70の上面79が大きく潰れており、横方向に移動している。そして、封止樹脂130の上面も大きく変形している。このように、半導体モジュール300は、低弾性シート70の変形により、金属配線板60の近傍での応力の集中を緩和できる。図5Aは、説明のために強調した図であり、具体的な変形については本例に限られない。 Figure 5A is an example of a cross-sectional view of the semiconductor module 300 according to Example 1 after stress has been generated. The shape of the low-elasticity sheet 70 is significantly deformed due to the stress generated in the semiconductor module 300. For example, the upper surface 79 of the low-elasticity sheet 70 is significantly crushed and moved laterally. The upper surface of the sealing resin 130 is also significantly deformed. In this way, the semiconductor module 300 can reduce the concentration of stress near the metal wiring board 60 due to the deformation of the low-elasticity sheet 70. Figure 5A is an exaggerated view for the purpose of explanation, and the specific deformation is not limited to this example.

図5Bは、比較例に係る半導体モジュール500に応力が発生した後の断面図の一例である。本例の半導体モジュール500は、金属配線板560の上面に低弾性シート70を有しない。そのため、封止樹脂530が変形せずに、封止樹脂530と金属配線板560との界面で大きな応力が発生する。特に、発熱する半導体チップ510の周囲では大きな応力が発生する。 Figure 5B is an example of a cross-sectional view of a semiconductor module 500 according to a comparative example after stress has been generated. The semiconductor module 500 of this example does not have a low-elasticity sheet 70 on the upper surface of the metal wiring board 560. Therefore, the sealing resin 530 does not deform, and large stress is generated at the interface between the sealing resin 530 and the metal wiring board 560. In particular, large stress is generated around the semiconductor chip 510 that generates heat.

図6Aは、樹脂応力と低弾性シート70のヤング率との関係を示すグラフである。縦軸は封止樹脂130に生じる樹脂応力(Mpa)を任意単位(a.u.)にスケールした値を示し、横軸はヤング率(Mpa)を示す。実線は、実施例に係る半導体モジュール300のシミュレーション結果を示す。破線は、比較例に係る半導体モジュール500のシミュレーション結果を示す。本例では、比較例を100(a.u.)として示している。 Figure 6A is a graph showing the relationship between resin stress and Young's modulus of the low-elasticity sheet 70. The vertical axis shows the resin stress (Mpa) generated in the sealing resin 130 scaled to arbitrary units (a.u.), and the horizontal axis shows Young's modulus (Mpa). The solid line shows the simulation results of the semiconductor module 300 according to the embodiment. The dashed line shows the simulation results of the semiconductor module 500 according to the comparative example. In this example, the comparative example is shown as 100 (a.u.).

実施例では、低弾性シート70のヤング率が10Ma、100Ma、1000Maの3種類のシミュレーション結果が示されている。実施例の樹脂応力は、いずれの場合も比較例の樹脂応力よりも小さくなった。即ち、半導体モジュール300は、低弾性シート70を適用することにより、封止樹脂130に発生する応力を低減できる。また、封止樹脂130に生じる応力は、低弾性シート70のヤング率が小さいほど、小さくなっている。 In the examples, three types of simulation results are shown, where the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70 is 10 MPa , 100 MPa , and 1000 MPa . The resin stress in the examples is smaller than the resin stress in the comparative example in all cases. That is, by applying the low-elasticity sheet 70, the semiconductor module 300 can reduce the stress generated in the sealing resin 130. Furthermore, the stress generated in the sealing resin 130 is smaller as the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70 is smaller.

図6Bは、上面電極に発生する塑性ひずみ振幅と低弾性シート70のヤング率との関係を示すグラフである。縦軸は電極の塑性ひずみ振幅(%)を任意単位(a.u.)にスケールした値を示し、横軸はヤング率(Ma)を示す。本例の上面電極とは、半導体チップ10の上面に設けられたAl-Si等の電極である。実線は、実施例に係る半導体モジュール300のシミュレーション結果を示す。破線は、比較例に係る半導体モジュール500のシミュレーション結果を示す。本例では、比較例を100(a.u.)として示している。 6B is a graph showing the relationship between the amplitude of plastic strain generated in the upper electrode and the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70. The vertical axis shows the value of the plastic strain amplitude (%) of the electrode scaled to an arbitrary unit (a.u.), and the horizontal axis shows the Young's modulus (M Pa ). The upper electrode in this example is an electrode such as Al-Si provided on the upper surface of the semiconductor chip 10. The solid line shows the simulation result of the semiconductor module 300 according to the embodiment. The dashed line shows the simulation result of the semiconductor module 500 according to the comparative example. In this example, the comparative example is shown as 100 (a.u.).

実施例では、低弾性シート70のヤング率が10Ma、100Ma、1000Maの3種類のシミュレーション結果が示されている。実施例に係る電極の塑性ひずみ振幅は、いずれの場合も比較例に係る電極の塑性ひずみ振幅よりも小さくなった。即ち、半導体モジュール300は、低弾性シート70を適用することにより、電極の塑性ひずみ振幅を低減できる。また、電極の塑性ひずみ振幅は、低弾性シート70のヤング率が小さいほど、小さくなっている。 In the examples, three types of simulation results are shown, in which the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70 is 10 MPa , 100 MPa , and 1000 MPa . In all cases, the plastic strain amplitude of the electrodes in the examples is smaller than the plastic strain amplitude of the electrodes in the comparative examples. That is, the semiconductor module 300 can reduce the plastic strain amplitude of the electrodes by applying the low-elasticity sheet 70. Furthermore, the smaller the Young's modulus of the low-elasticity sheet 70, the smaller the plastic strain amplitude of the electrodes.

図7Aは、樹脂応力と低弾性シート70の膜厚との関係を示すグラフである。縦軸は封止樹脂130に生じる樹脂応力(Ma)を任意単位(a.u.)にスケールした値を示し、横軸は低弾性シート70の膜厚(mm)を示す。実線は、実施例に係る半導体モジュール300のシミュレーション結果を示す。破線は、比較例に係る半導体モジュール500のシミュレーション結果を示す。本例では、比較例を100(a.u.)として示している。 7A is a graph showing the relationship between resin stress and film thickness of the low-elasticity sheet 70. The vertical axis shows the resin stress (M Pa ) generated in the sealing resin 130 scaled into arbitrary units (a.u.), and the horizontal axis shows the film thickness (mm) of the low-elasticity sheet 70. The solid line shows the simulation results of the semiconductor module 300 according to the example. The dashed line shows the simulation results of the semiconductor module 500 according to the comparative example. In this example, the comparative example is shown as 100 (a.u.).

実施例では、低弾性シート70の膜厚が0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm、および1.5mmの6種類のシミュレーション結果が示されている。実施例の樹脂応力は、いずれの場合も比較例の樹脂応力よりも小さくなった。即ち、半導体モジュール300は、低弾性シート70を適用することにより、封止樹脂130に発生する応力を低減できる。 In the examples, six types of simulation results are shown, with the film thickness of the low-elasticity sheet 70 being 0.05 mm, 0.1 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, and 1.5 mm. In all cases, the resin stress in the examples was smaller than the resin stress in the comparative example. In other words, by applying the low-elasticity sheet 70, the semiconductor module 300 can reduce the stress generated in the sealing resin 130.

図7Bは、塑性ひずみ振幅と低弾性シート70の膜厚との関係を示すグラフである。縦軸は電極の塑性ひずみ振幅(%)を任意単位(a.u.)にスケールした値を示し、横軸は低弾性シート70の膜厚(mm)を示す。実線は、実施例に係る半導体モジュール300のシミュレーション結果を示す。破線は、比較例に係る半導体モジュール500のシミュレーション結果を示す。本例では、比較例を100(a.u.)として示している。 Figure 7B is a graph showing the relationship between the plastic strain amplitude and the film thickness of the low-elasticity sheet 70. The vertical axis shows the plastic strain amplitude (%) of the electrode scaled into arbitrary units (a.u.), and the horizontal axis shows the film thickness (mm) of the low-elasticity sheet 70. The solid line shows the simulation results of the semiconductor module 300 according to the embodiment. The dashed line shows the simulation results of the semiconductor module 500 according to the comparative example. In this example, the comparative example is shown as 100 (a.u.).

実施例では、低弾性シート70の膜厚が0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm、および1.5mmの6種類のシミュレーション結果が示されている。実施例に係る電極の塑性ひずみ振幅は、いずれの場合も比較例に係る電極の塑性ひずみ振幅よりも小さくなった。即ち、半導体モジュール300は、低弾性シート70を適用することにより、電極の塑性ひずみ振幅を低減できる。また、電極の塑性ひずみ振幅は、低弾性シート70の膜厚が厚くなるほど小さくなっている。 In the examples, six types of simulation results are shown, with the film thickness of the low-elasticity sheet 70 being 0.05 mm, 0.1 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, and 1.5 mm. In all cases, the plastic strain amplitude of the electrodes in the examples was smaller than the plastic strain amplitude of the electrodes in the comparative examples. That is, by applying the low-elasticity sheet 70, the semiconductor module 300 can reduce the plastic strain amplitude of the electrodes. Furthermore, the plastic strain amplitude of the electrodes becomes smaller as the film thickness of the low-elasticity sheet 70 becomes thicker.

図8は、半導体モジュール300を製造するためのフローチャートの一例を示す。ステップS100において、半導体チップ10を含む半導体組立体100を組み立てる。具体的な半導体組立体100の組立方法については後述する。ステップS102において、半導体組立体100を冷却部110に接合する。また、半導体組立体100を冷却部110に接合した後に、半導体組立体100の組み立てを完成させてもよい。ステップS104において、冷却部110にケース120を接着し、半導体組立体100を封止樹脂130で封止する。これにより、半導体モジュール300が製造される。 Figure 8 shows an example of a flowchart for manufacturing the semiconductor module 300. In step S100, a semiconductor assembly 100 including a semiconductor chip 10 is assembled. A specific method for assembling the semiconductor assembly 100 will be described later. In step S102, the semiconductor assembly 100 is bonded to the cooling unit 110. Alternatively, the assembly of the semiconductor assembly 100 may be completed after the semiconductor assembly 100 is bonded to the cooling unit 110. In step S104, the case 120 is adhered to the cooling unit 110, and the semiconductor assembly 100 is sealed with sealing resin 130. In this way, the semiconductor module 300 is manufactured.

図9Aは、半導体モジュール300の製造方法の一例を示す。本例では、低弾性シート70を金属配線板60に貼り付ける段階の後に、半導体チップ10の上方に金属配線板60をはんだ接合している。 Figure 9A shows an example of a method for manufacturing a semiconductor module 300. In this example, after the step of attaching a low-elasticity sheet 70 to a metal wiring board 60, the metal wiring board 60 is solder-joined above the semiconductor chip 10.

ステップS200において、低弾性シート70を金属配線板60に接着剤により貼り合わせる。金属配線板60を打ち抜いた後に、低弾性シート70を貼り合わせてもよいし、金属配線板60を打ち抜く前の金属板に低弾性シート70を貼り合わせた後に、金属配線板60を打ち抜いてもよい。 In step S200, the low-elasticity sheet 70 is attached to the metal wiring board 60 with an adhesive. The low-elasticity sheet 70 may be attached after the metal wiring board 60 is punched out, or the low-elasticity sheet 70 may be attached to the metal plate before the metal wiring board 60 is punched out, and then the metal wiring board 60 may be punched out.

ステップS202において、低弾性シート70付きの金属配線板60をはんだ部43で半導体チップ10にはんだ接合し、半導体組立体100を組立てる。低弾性シート70は、はんだリフローの耐熱性を有する材料で形成される。はんだリフローの温度は、封止樹脂130を硬化するための温度よりも高い。この場合、低弾性シート70は、はんだリフローに対する耐熱性を有すれば、封止樹脂130を硬化するための耐熱性も有する。 In step S202, the metal wiring board 60 with the low-elasticity sheet 70 is solder-joined to the semiconductor chip 10 at the solder portion 43 to assemble the semiconductor assembly 100. The low-elasticity sheet 70 is formed of a material that is heat-resistant to solder reflow. The temperature of the solder reflow is higher than the temperature for hardening the sealing resin 130. In this case, if the low-elasticity sheet 70 has heat resistance to solder reflow, it also has heat resistance for hardening the sealing resin 130.

ステップS204において、冷却部110上に半導体組立体100を載置する。ステップS206において、ケース120を取り付け、封止樹脂130で半導体組立体100を封止する。ステップS204およびステップS206の工程は、特に限定されるものではない。 In step S204, the semiconductor assembly 100 is placed on the cooling section 110. In step S206, the case 120 is attached, and the semiconductor assembly 100 is sealed with sealing resin 130. The processes in steps S204 and S206 are not particularly limited.

図9Bは、半導体モジュール300の製造方法の一例を示す。本例では、半導体チップ10の上方に金属配線板60をはんだ接合した後に、低弾性シート70が貼り付けられている。 Figure 9B shows an example of a method for manufacturing a semiconductor module 300. In this example, a metal wiring board 60 is soldered above the semiconductor chip 10, and then a low-elasticity sheet 70 is attached.

ステップS300において、金属配線板60をはんだ部43で半導体チップ10にはんだ接合し、半導体組立体100を組立てる。ステップS302において、冷却部110上に半導体組立体100を載置する。 In step S300, the metal wiring board 60 is soldered to the semiconductor chip 10 at the solder section 43 to assemble the semiconductor assembly 100. In step S302, the semiconductor assembly 100 is placed on the cooling section 110.

ステップS304において、低弾性シート70を金属配線板60に貼り合わせる。低弾性シート70は、実施例1のように金属配線板60の全面に貼り合わせられてもよいし、金属配線板60の一部に貼り合わせられてもよい。低弾性シート70は、金属配線板60に接着剤により貼られてよい。低弾性シート70の材料は、封止樹脂130を硬化するための温度に対する耐熱性を有すればよく、はんだリフローに対する耐熱性を有しなくてよい。そして、図9AのステップS206の場合と同様に、ケース120を取り付け、封止樹脂130で半導体組立体100を封止する。 In step S304, the low-elasticity sheet 70 is attached to the metal wiring board 60. The low-elasticity sheet 70 may be attached to the entire surface of the metal wiring board 60 as in Example 1, or may be attached to a part of the metal wiring board 60. The low-elasticity sheet 70 may be attached to the metal wiring board 60 with an adhesive. The material of the low-elasticity sheet 70 only needs to be heat resistant to the temperature for hardening the sealing resin 130, and does not need to be heat resistant to solder reflow. Then, as in step S206 of FIG. 9A, the case 120 is attached and the semiconductor assembly 100 is sealed with the sealing resin 130.

図10Aは、実施例に係る低弾性シート70の端部を説明するための部分拡大図である。本例の低弾性シート70は、金属配線板60の端部にまで設けられている。低弾性シート70の端部は、金属配線板60の端部と略一致している。即ち、低弾性シート70の側面77および金属配線板60の側面67が略同一平面を形成している。側面77は、実施例に係る接合部72の一部である。側面67は、実施例に係る接合部62の一部である。 Figure 10A is a partially enlarged view illustrating the end of the low-elasticity sheet 70 according to the embodiment. The low-elasticity sheet 70 of this embodiment is provided up to the end of the metal wiring board 60. The end of the low-elasticity sheet 70 is approximately aligned with the end of the metal wiring board 60. In other words, the side 77 of the low-elasticity sheet 70 and the side 67 of the metal wiring board 60 form approximately the same plane. The side 77 is part of the joint 72 according to the embodiment. The side 67 is part of the joint 62 according to the embodiment.

封止樹脂130は、側面67および側面77と接触している。即ち、低弾性シート70は、接合部62の側面67と接触していない。そのため、封止樹脂130は、側面67と接触している。低弾性シート70は、シート状なので、金属配線板60の端部まで設けられた場合であっても、側面67と接触しないように配置できる。 The sealing resin 130 is in contact with the side 67 and the side 77. That is, the low-elasticity sheet 70 is not in contact with the side 67 of the joint 62. Therefore, the sealing resin 130 is in contact with the side 67. Because the low-elasticity sheet 70 is in sheet form, it can be positioned so as not to come into contact with the side 67 even if it is provided up to the end of the metal wiring board 60.

また、封止樹脂130は、はんだ部43の側面47と接触している。即ち、低弾性シート70は、はんだ部43の側面47と接触していない。封止樹脂130は、半導体チップ10、金属配線板60および低弾性シート70とも接触している。本例の封止樹脂130は、半導体チップ10、はんだ部43および金属配線板60を封止して固定することにより、はんだ部43のクラックを抑制できる。 The sealing resin 130 is in contact with the side surface 47 of the solder portion 43. That is, the low-elasticity sheet 70 is not in contact with the side surface 47 of the solder portion 43. The sealing resin 130 is also in contact with the semiconductor chip 10, the metal wiring board 60, and the low-elasticity sheet 70. The sealing resin 130 in this example seals and fixes the semiconductor chip 10, the solder portion 43, and the metal wiring board 60, thereby suppressing cracks in the solder portion 43.

図10Bは、実施例に係る低弾性シート70の端部を説明するための部分拡大図である。本例の低弾性シート70は、金属配線板60の端部からはみ出して設けられている。 Figure 10B is a partial enlarged view illustrating the end of the low-elasticity sheet 70 according to the embodiment. The low-elasticity sheet 70 in this example is provided so as to extend beyond the end of the metal wiring board 60.

低弾性シート70は、金属配線板60との接合面78から外側にはみ出して設けられている。本例の外側とは、接合面78よりも-X軸方向側である。低弾性シート70が金属配線板60との接合面78から外側にはみ出すことにより、封止樹脂130の応力集中をさらに緩和しやすくなる。低弾性シート70は、接合部62の端部において、金属配線板60との接合面78から外側にはみ出して設けられてよい。低弾性シート70は、金属配線板60の端部からXY面に平行な方向へはみ出してよい。接合部62の端部の位置は特に限定されない。接合部62の端部は、立上り部63とは逆側の接合部62の端部であってよい。なお、低弾性シート70は、はんだ部43と離間して設けられる。即ち、封止樹脂130ではんだ部43を固定することにより、はんだ部43の固定力が高まり、はんだクラックの発生を抑制できる。したがって、本例の半導体モジュール300は、はんだクラックを抑制しつつ、電極クラックおよび樹脂クラックを防止し、さらなる長寿命化を実現できる。 The low-elasticity sheet 70 is provided so as to protrude outward from the joint surface 78 with the metal wiring board 60. In this example, the outside is the -X-axis direction side of the joint surface 78. By the low-elasticity sheet 70 protruding outward from the joint surface 78 with the metal wiring board 60, it becomes easier to further alleviate the stress concentration of the sealing resin 130. The low-elasticity sheet 70 may be provided so as to protrude outward from the joint surface 78 with the metal wiring board 60 at the end of the joint 62. The low-elasticity sheet 70 may protrude in a direction parallel to the XY plane from the end of the metal wiring board 60. The position of the end of the joint 62 is not particularly limited. The end of the joint 62 may be the end of the joint 62 on the opposite side to the rising portion 63. The low-elasticity sheet 70 is provided at a distance from the solder portion 43. That is, by fixing the solder portion 43 with the sealing resin 130, the fixing force of the solder portion 43 is increased, and the occurrence of solder cracks can be suppressed. Therefore, the semiconductor module 300 of this example can prevent electrode and resin cracks while suppressing solder cracks, achieving a longer lifespan.

例えば、低弾性シート70は、1MPa以上、1000Ma以下の弾性率を有する。1000Ma以下の弾性率を有することにより、半導体チップ10の電極の塑性ひずみ振幅(%)を低減して、電極クラックを抑制できる。また、低弾性シート70は、100Ma以下の弾性率を有してよい。低弾性シート70は、100Ma以下の弾性率を有することにより、封止樹脂530の発生応力を低減して、樹脂クラックを抑制できる。 For example, the low-elasticity sheet 70 has an elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less. By having an elastic modulus of 1000 MPa or less, the plastic strain amplitude (%) of the electrodes of the semiconductor chip 10 can be reduced, and electrode cracks can be suppressed. Furthermore, the low-elasticity sheet 70 may have an elastic modulus of 100 MPa or less. By having an elastic modulus of 100 MPa or less, the low-elasticity sheet 70 can reduce the stress generated in the sealing resin 530, and suppress resin cracks.

図11Aは、比較例に係る低弾性部570の端部を説明するための部分拡大図である。本例の半導体モジュール500は、はんだ部543を介して、金属配線板560が半導体チップ510上に設けられている。また、金属配線板560上には、低弾性部570が設けられている。 Figure 11A is a partial enlarged view for explaining the end of the low elasticity portion 570 according to the comparative example. In the semiconductor module 500 of this example, the metal wiring board 560 is provided on the semiconductor chip 510 via the solder part 543. In addition, the low elasticity portion 570 is provided on the metal wiring board 560.

低弾性部570は、液体塗布により金属配線板560上に設けられている。そのため、低弾性部570の膜厚が均一とならず、低弾性部570の端部が薄くなっている。そのため、金属配線板560の端部における応力を十分に低減できない。よって、特に半導体チップ510の近傍における金属配線板560の端部では、金属配線板560と封止樹脂530との間の弾性率差によって、大きな応力が生じる場合がある。 The low elasticity portion 570 is provided on the metal wiring board 560 by liquid application. Therefore, the film thickness of the low elasticity portion 570 is not uniform, and the ends of the low elasticity portion 570 are thin. Therefore, the stress at the ends of the metal wiring board 560 cannot be sufficiently reduced. Therefore, at the ends of the metal wiring board 560, particularly near the semiconductor chip 510, large stress may occur due to the difference in elasticity between the metal wiring board 560 and the sealing resin 530.

また、低弾性部570を塗布する際に、金属配線板560の端部にまで低弾性部570を塗布しようとすると、はんだ部543に低弾性部570が付着する恐れがある。低弾性部570がはんだ部543に付着すると、はんだの固定力が低下して、はんだクラックの原因となる場合がある。 In addition, when applying the low elasticity portion 570, if the low elasticity portion 570 is applied to the end portion of the metal wiring board 560, there is a risk that the low elasticity portion 570 will adhere to the solder portion 543. If the low elasticity portion 570 adheres to the solder portion 543, the fixing strength of the solder will decrease, which may cause solder cracks.

図11Bは、比較例に係る低弾性部570の端部を説明するための部分拡大図である。本例の低弾性部570は、金属配線板560の側面567およびはんだ部543の側面547を覆って設けられている。この場合、封止樹脂530等の固い樹脂で金属配線板560とはんだ部543を固定できなくなり、はんだクラックが生じる恐れがある。 Figure 11B is a partial enlarged view illustrating the end of the low elasticity portion 570 according to the comparative example. The low elasticity portion 570 in this example is provided to cover the side surface 567 of the metal wiring board 560 and the side surface 547 of the solder portion 543. In this case, the metal wiring board 560 and the solder portion 543 cannot be fixed by a hard resin such as the sealing resin 530, and solder cracks may occur.

図12は、実施例に係る車両200の概要を示す図である。車両200は、少なくとも一部の推進力を、電力を用いて発生する車両である。一例として車両200は、全ての推進力をモーター等の電力駆動機器で発生させる電気自動車、または、モーター等の電力駆動機器と、ガソリン等の燃料で駆動する内燃機関とを併用するハイブリッド車である。 Figure 12 is a diagram showing an overview of a vehicle 200 according to an embodiment. The vehicle 200 is a vehicle that generates at least a portion of its propulsive force using electric power. As an example, the vehicle 200 is an electric vehicle in which all of the propulsive force is generated by an electric power-driven device such as a motor, or a hybrid vehicle that uses both an electric power-driven device such as a motor and an internal combustion engine driven by a fuel such as gasoline.

車両200は、モーター等の電力駆動機器を制御する制御装置210(外部装置)を備える。制御装置210には、半導体モジュール300を含む電力変換装置220が設けられている。電力変換装置220は、電力駆動機器に供給する電力を制御してよい。半導体モジュール300は、挿入される締結部材によって制御装置210に固定されてよい。半導体モジュール300の冷却部110は、パイプを介して接続された、制御装置210の冷却系から冷媒が供給されてよい。 The vehicle 200 is equipped with a control device 210 (external device) that controls power-driven equipment such as a motor. The control device 210 is provided with a power conversion device 220 that includes a semiconductor module 300. The power conversion device 220 may control the power supplied to the power-driven equipment. The semiconductor module 300 may be fixed to the control device 210 by an inserted fastening member. The cooling section 110 of the semiconductor module 300 may be supplied with refrigerant from a cooling system of the control device 210 that is connected via a pipe.

図13は、実施例に係る電力変換装置220の主回路図である。電力変換装置220は、車両200のモーターを駆動する車載用ユニットの一部であってよい。電力変換装置220は、電源端子P、N、負荷端子U、VおよびWを有する三相交流インバータ回路として機能してよい。 Figure 13 is a main circuit diagram of a power conversion device 220 according to an embodiment. The power conversion device 220 may be part of an in-vehicle unit that drives a motor of the vehicle 200. The power conversion device 220 may function as a three-phase AC inverter circuit having power supply terminals P, N, and load terminals U, V, and W.

半導体チップ10-1、10-2および10-3は電力変換装置220における下アームを、複数の半導体チップ10-4、10-5および10-6は電力変換装置220における上アームを構成してよい。一組の半導体チップ10-1、10-4はレグを構成してよい。一組の半導体チップ10-2、10-5、および、一組の半導体チップ10-3、10-6も同様にレグを構成してよい。半導体チップ10-1においては、上面電極が電源端子N1に、下面電極が負荷端子Uに、それぞれ電気的に接続してよい。半導体チップ10-4においては、上面電極が負荷端子Uに、下面電極が電源端子P1に、それぞれ電気的に接続してよい。同様に、半導体チップ10-2、10-3においては、上面電極がそれぞれ電源端子N2、N3に、下面電極がそれぞれ負荷端子V、Wに、電気的に接続してよい。さらに、半導体チップ10-5、10-6においては、上面電極がそれぞれ負荷端子V、Wに、下面電極がそれぞれ電源端子P2、P3に、電気的に接続してよい。 The semiconductor chips 10-1, 10-2, and 10-3 may form a lower arm in the power conversion device 220, and the semiconductor chips 10-4, 10-5, and 10-6 may form an upper arm in the power conversion device 220. A pair of the semiconductor chips 10-1 and 10-4 may form a leg. A pair of the semiconductor chips 10-2 and 10-5 and a pair of the semiconductor chips 10-3 and 10-6 may similarly form a leg. In the semiconductor chip 10-1, the upper electrode may be electrically connected to the power supply terminal N1, and the lower electrode may be electrically connected to the load terminal U. In the semiconductor chip 10-4, the upper electrode may be electrically connected to the load terminal U, and the lower electrode may be electrically connected to the power supply terminal P1. Similarly, in the semiconductor chips 10-2 and 10-3, the upper electrodes may be electrically connected to the power supply terminals N2 and N3, respectively, and the lower electrodes may be electrically connected to the load terminals V and W, respectively. Furthermore, in the semiconductor chips 10-5 and 10-6, the upper electrodes may be electrically connected to the load terminals V and W, respectively, and the lower electrodes may be electrically connected to the power supply terminals P2 and P3, respectively.

各半導体チップ10-1から10-6は、半導体チップ10の制御電極パッドに入力される信号により交互にスイッチングされてよい。本例において、各半導体チップ10はスイッチング時に発熱し得る。電源端子P1、P2およびP3は外部電源の正極に、電源端子N1、N2およびN3は負極に、負荷端子U、V、およびWは負荷にそれぞれ接続してよい。電源端子P1、P2およびP3は互いに電気的に接続されてよく、また、他の電源端子N1、N2およびN3も互いに電気的に接続されてよい。 Each of the semiconductor chips 10-1 to 10-6 may be alternately switched by a signal input to the control electrode pad of the semiconductor chip 10. In this example, each of the semiconductor chips 10 may generate heat during switching. The power supply terminals P1, P2, and P3 may be connected to the positive pole of an external power supply, the power supply terminals N1, N2, and N3 to the negative pole, and the load terminals U, V, and W to the load. The power supply terminals P1, P2, and P3 may be electrically connected to each other, and the other power supply terminals N1, N2, and N3 may also be electrically connected to each other.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms incorporating such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is not specifically stated as "before" or "prior to," and it should be noted that the processes may be performed in any order, unless the output of a previous process is used in a later process. Even if the operational flow in the claims, specifications, and drawings is explained using "first," "next," etc. for convenience, it does not mean that it is necessary to perform the processes in this order.

10・・・半導体チップ、20・・・積層基板、21・・・金属板、22・・・絶縁板、23・・・回路部、24・・・回路部、33・・・はんだ部、34・・・はんだ部、43・・・はんだ部、47・・・側面、60・・・金属配線板、62・・・接合部、63・・・立上り部、64・・・接続部、65・・・立上り部、66・・・接合部、67・・・側面、70・・・低弾性シート、72・・・接合部、73・・・立上り部、74・・・接続部、75・・・立上り部、76・・・接合部、77・・・側面、78・・・接合面、79・・・上面、100・・・半導体組立体、110・・・冷却部、112・・・はんだ部、120・・・ケース、130・・・封止樹脂、200・・・車両、210・・・制御装置、220・・・電力変換装置、300・・・半導体モジュール、500・・・半導体モジュール、510・・・半導体チップ、520・・・ケース、525・・・積層基板、530・・・封止樹脂、540・・・半導体組立体、543・・・はんだ部、547・・・側面、550・・・冷却部、560・・・金属配線板、563・・・立上り部、567・・・側面、570・・・低弾性部 10: semiconductor chip, 20: laminated substrate, 21: metal plate, 22: insulating plate, 23: circuit portion, 24: circuit portion, 33: solder portion, 34: solder portion, 43: solder portion, 47: side, 60: metal wiring board, 62: joint portion, 63: rising portion, 64: connection portion, 65: rising portion, 66: joint portion, 67: side, 70: low elasticity sheet, 72: joint portion, 73: rising portion, 74: connection portion, 75: rising portion, 76: joint portion, 77: side, 78: joint surface, 79: upper surface, 1 00: semiconductor assembly, 110: cooling section, 112: solder section, 120: case, 130: sealing resin, 200: vehicle, 210: control device, 220: power conversion device, 300: semiconductor module, 500: semiconductor module, 510: semiconductor chip, 520: case, 525: laminated substrate, 530: sealing resin, 540: semiconductor assembly, 543: solder section, 547: side, 550: cooling section, 560: metal wiring board, 563: rising section, 567: side, 570: low elasticity section

Claims (21)

上面電極および前記上面電極と反対側の下面電極を有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記上面電極と接合するための接合部を有し、前記半導体チップの前記上面電極と電気的に接続される金属配線板と、
前記金属配線板上に設けられ、前記金属配線板よりも低い弾性率を有する、シート状の低弾性シートと
を備え、
前記低弾性シートは、前記接合部の端部において、前記金属配線板との接合面から外側にはみ出して、前記半導体チップと離間して設けられ
前記低弾性シートのうち前記金属配線板との接合面から外側にはみ出した部分の面積は、前記低弾性シートのうち前記金属配線板上に設けられた部分の面積よりも小さい、半導体モジュール。
a semiconductor chip having an upper surface electrode and a lower surface electrode opposite to the upper surface electrode;
a metal wiring board having a joining portion for joining to the upper surface electrode of the semiconductor chip and electrically connected to the upper surface electrode of the semiconductor chip;
a sheet-shaped low-elasticity sheet provided on the metal wiring board and having a lower elastic modulus than the metal wiring board;
the low-elasticity sheet is provided at an end of the joint portion, protruding outward from a joint surface with the metal wiring board and spaced apart from the semiconductor chip ;
a portion of the low-elasticity sheet extending outward from a joint surface with the metal wiring board has an area smaller than a portion of the low-elasticity sheet provided on the metal wiring board .
上面電極および前記上面電極と反対側の下面電極を有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記上面電極と接合するための接合部を有し、前記半導体チップの前記上面電極と電気的に接続される金属配線板と、
前記金属配線板上にのみ設けられ、前記金属配線板よりも低い弾性率を有する、シート状の低弾性シートと
を備える、半導体モジュール。
a semiconductor chip having an upper surface electrode and a lower surface electrode opposite to the upper surface electrode;
a metal wiring board having a joining portion for joining to the upper surface electrode of the semiconductor chip and electrically connected to the upper surface electrode of the semiconductor chip;
a sheet-shaped low-elasticity sheet provided only on the metal wiring board and having a lower elastic modulus than the metal wiring board.
前記低弾性シートの端部は、前記金属配線板の端部と一致している
請求項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 2 , wherein an end of the low-elasticity sheet coincides with an end of the metal wiring board.
前記金属配線板は、前記接合部と接続され、前記半導体チップから離れる方向に延伸する立上り部を有する請求項1からのいずれか一項に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module according to claim 1 , wherein the metal wiring board has a rising portion connected to the joint portion and extending in a direction away from the semiconductor chip. 前記低弾性シートは、前記接合部上および前記立上り部上の両方に設けられる
請求項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 4 , wherein the low-elasticity sheet is provided on both the joint portion and the rising portion.
前記低弾性シートは、前記接合部上に設けられ、前記立上り部上には設けられない
請求項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 4 , wherein the low-elasticity sheet is provided on the joint portion and not on the rising portion.
前記低弾性シートは、前記接合部の端部において、前記金属配線板との接合面を有し、
前記接合部は、前記半導体チップの前記上面電極とはんだ接合されている
請求項1からのいずれか一項に記載の半導体モジュール。
the low-elasticity sheet has a joining surface with the metal wiring board at an end of the joint,
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the joint portion is soldered to the upper surface electrode of the semiconductor chip.
前記半導体チップの前記上面電極と前記金属配線板とを接合するためのはんだ部と、
前記半導体チップおよび前記金属配線板を封止する封止樹脂と
をさらに備え、
前記封止樹脂は、前記はんだ部と接触している
請求項1からのいずれか一項に記載の半導体モジュール。
a solder portion for joining the upper surface electrode of the semiconductor chip and the metal wiring board;
and a sealing resin that seals the semiconductor chip and the metal wiring board,
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the sealing resin is in contact with the solder portion.
前記封止樹脂は、前記金属配線板の前記接合部の側面と接触している
請求項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 8 , wherein the sealing resin is in contact with a side surface of the joint portion of the metal wiring board.
前記低弾性シートの弾性率は、前記封止樹脂の弾性率よりも低い
請求項またはに記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 8 , wherein the low-elasticity sheet has a modulus of elasticity lower than a modulus of elasticity of the sealing resin.
前記低弾性シートの弾性率は、前記封止樹脂の弾性率の10000分の1以上、10分の1以下である
請求項10に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 10 , wherein the elastic modulus of the low elasticity sheet is not less than 1/10,000 and not more than 1/10 of the elastic modulus of the sealing resin.
前記半導体チップの前記上面電極と前記金属配線板とを接合するためのはんだ部を備え、
前記低弾性シートは、前記はんだ部と離間して設けられる
請求項1からのいずれか一項に記載の半導体モジュール。
a solder portion for joining the upper electrode of the semiconductor chip and the metal wiring board;
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the low-elasticity sheet is provided spaced apart from the solder parts.
前記低弾性シートは、1MPa以上、1000Mpa以下の弾性率を有する
請求項1から12のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the low-elasticity sheet has an elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less.
前記低弾性シートは、0.05mm以上、1.5mm以下の厚みを有する
請求項1から13のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the low-elasticity sheet has a thickness of 0.05 mm or more and 1.5 mm or less.
前記低弾性シートは、発泡体、樹脂およびシリコーンゴムのいずれかを含む
請求項1から14のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 1 , wherein the low-elasticity sheet includes any one of a foam, a resin, and a silicone rubber.
半導体モジュールの製造方法であって、
半導体チップを提供する段階と、
前記半導体チップの上方に金属配線板の接合部をはんだ部により接合する段階と、
前記金属配線板よりも弾性率の低いシート状の低弾性シートを前記金属配線板に貼り付ける段階と
を備え、
前記低弾性シートは、前記接合部の端部において、前記金属配線板との接合面から外側にはみ出して、前記半導体チップと離間して設けられ
前記低弾性シートのうち前記金属配線板との接合面から外側にはみ出した部分の面積は、前記低弾性シートのうち前記金属配線板上に設けられた部分の面積よりも小さい、製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor module, comprising the steps of:
Providing a semiconductor chip;
a step of joining a joint portion of a metal wiring board to an upper portion of the semiconductor chip by a solder portion;
and attaching a sheet-shaped low-elasticity sheet having an elastic modulus lower than that of the metal wiring board to the metal wiring board,
the low-elasticity sheet is provided at an end of the joint portion, protruding outward from a joint surface with the metal wiring board and spaced apart from the semiconductor chip ;
the area of a portion of the low-elasticity sheet protruding outward from a joint surface with the metal wiring board is smaller than the area of a portion of the low-elasticity sheet provided on the metal wiring board .
半導体モジュールの製造方法であって、
半導体チップを提供する段階と、
前記半導体チップの上方に金属配線板をはんだ部により接合する段階と、
前記金属配線板よりも弾性率の低いシート状の低弾性シートを前記金属配線板に貼り付ける段階と
を備え、
前記低弾性シートは、前記金属配線板上にのみ設けられる、製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor module, comprising the steps of:
Providing a semiconductor chip;
bonding a metal wiring board to the upper side of the semiconductor chip by a solder part;
and attaching a sheet-shaped low-elasticity sheet having an elastic modulus lower than that of the metal wiring board to the metal wiring board,
The manufacturing method, wherein the low elasticity sheet is provided only on the metal wiring board.
前記低弾性シートの端部は、前記金属配線板の端部と一致している
請求項17に記載の製造方法。
The method according to claim 17 , wherein an end of the low-elasticity sheet coincides with an end of the metal wiring board.
前記低弾性シートは、前記はんだ部と離間して設けられる
請求項16から18のいずれか一項に記載の製造方法。
The manufacturing method according to claim 16 , wherein the low-elasticity sheet is provided spaced apart from the solder parts.
前記低弾性シートを前記金属配線板に貼り付ける段階の後に、前記半導体チップの上方に前記金属配線板を前記はんだ部により接合する
請求項16から19のいずれか一項に記載の製造方法。
The manufacturing method according to claim 16 , further comprising the step of bonding the metal wiring board to the semiconductor chip by the solder portion after the step of attaching the low elasticity sheet to the metal wiring board.
前記半導体チップの上方に前記金属配線板を前記はんだ部により接合する段階の後に、前記低弾性シートを前記金属配線板に貼り付ける
請求項16から20のいずれか一項に記載の製造方法。
The manufacturing method according to claim 16 , further comprising attaching the low elasticity sheet to the metal wiring board after the step of joining the metal wiring board to the upper side of the semiconductor chip by the solder portion.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000183099A (en) 1998-12-16 2000-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Bonding ribbon
JP2009224548A (en) 2008-03-17 2009-10-01 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device
JP2011228336A (en) 2010-04-15 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2016163024A (en) 2015-03-05 2016-09-05 三菱電機株式会社 Power module
JP2017084881A (en) 2015-10-23 2017-05-18 富士電機株式会社 Semiconductor device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3658160B2 (en) * 1997-11-17 2005-06-08 キヤノン株式会社 Molding machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000183099A (en) 1998-12-16 2000-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Bonding ribbon
JP2009224548A (en) 2008-03-17 2009-10-01 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device
JP2011228336A (en) 2010-04-15 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2016163024A (en) 2015-03-05 2016-09-05 三菱電機株式会社 Power module
JP2017084881A (en) 2015-10-23 2017-05-18 富士電機株式会社 Semiconductor device

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