DE102022119189A1

DE102022119189A1 - Halbleitermodul

Info

Publication number: DE102022119189A1
Application number: DE102022119189.3A
Authority: DE
Inventors: Kosuke Yamaguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN115910947A; JP2023027861A; US20230057915A1

Abstract

Eine Aufgabe ist, ein Halbleitermodul zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, sowohl eine Wärmeabstrahleigenschaft als auch eine Isolationseigenschaft zu erzielen. Ein Halbleitermodul 100 weist auf: ein Substrat 1, das eine Hauptoberfläche 1a und eine Hauptoberfläche 1b auf einer Seite gegenüber der Hauptoberfläche 1a aufweist; eine Halbleitervorrichtung 3, die auf der Hauptoberfläche 1a angebracht ist; und einen Kühlkörper 7, der über eine Isolationsfolie 6, die eine thermische Leitfähigkeit aufweist, an der Hauptoberfläche 1b befestigt ist, wobei das Substrat 1 eine Durchgangsbohrung 1c aufweist, die von der Hauptoberfläche 1a zu der Hauptoberfläche 1b verläuft, die Halbleitervorrichtung 3 eine Mehrzahl von Elektroden 4c, die von einer Oberfläche exponiert sind, die der Hauptoberfläche 1a gegenüberliegt, und einen Überstand 4b aufweist, der zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c ausgebildet ist, der durch die Durchgangsbohrung 1c einzuführen ist, und die Isolationsfolie 6 so ausgebildet ist, dass eine Länge in einer Dickenrichtung des Substrats 1 größer ist als eine Länge eines Spitzenendteils des Überstands 4b, der von der Durchgangsbohrung 1c vorsteht.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein oberflächenmontiertes Halbleitermodul wird allgemein ohne einen Kühlkörper verwendet. In diesem Fall wird Wärme, die in einem Halbleiter-Chip in einem Gehäuse erzeugt wird, von einer Oberfläche eines Harzes, das das Gehäuse bildet, durch das Harz an die Luft abgestrahlt oder wird über eine Elektrode, die von einer inneren Seite des Gehäuses zu einer äußeren Seite davon verläuft, zu einem Substrat abgestrahlt (siehe zum Beispiel offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2014-207275 ).
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2014-207275 offenbart eine Konfiguration, dass ein Harz-Überstand in einem Formharz einer Halbleitervorrichtung vorgesehen ist, um einen Kriechabstand zwischen benachbarten Leiterrahmen (zu einer Elektrode korrespondierend) zu vergrößern, und der Harz-Überstand ist in eine Durchgangsbohrung eines Verdrahtungssubstrats eingepasst, zum Zweck eines Unterbindens, dass ein Kriechstrom in einer Oberfläche des Formharzes fließt.
In einer Technik, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-207275 beschrieben ist, kann ein Isolationsabstand zwischen den benachbarten Leiterrahmen durch ein Vorsehen des Harz-Überstands in dem Formharz sichergestellt werden, somit kann ein Abstand zwischen den benachbarten Leiterrahmen reduziert werden, das heißt, eine Größe der Leiterrahmen kann vergrößert werden.
Diese Konfiguration kann einen größeren Strom in dem Leiterrahmen fließen lassen. Als eine Folge besteht ein Problem, dass eine Temperatur eines Halbleitermoduls zu einer Zeit eines Betreibens des Halbleitermoduls steigt und ein Lötmittel, das in dem Halbleitermodul verwendet wird, wird beeinträchtigt, womit die Strapazierfähigkeit des Halbleitermoduls abnimmt.
Es wird bedacht, dass ein Kühlkörper an dem Verdrahtungssubstrat befestigt wird, um eine Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleitermoduls zu erhöhen, es besteht jedoch das Problem in der Technik, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-207275 beschrieben ist, dass der Harz-Überstand in der Durchgangsbohrung des Verdrahtungssubstrats eingepasst ist, somit nimmt ein Isolationsabstand zwischen dem Leiterrahmen und dem Kühlkörper ab. Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl die Wärmeabstrahleigenschaft als auch eine Isolationseigenschaft in dem Halbleitermodul durch die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-207275 beschriebene Technik kaum erreicht.
Zusammenfassung
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, ein Halbleitermodul zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, sowohl eine Wärmeabstrahleigenschaft als auch eine Isolationseigenschaft zu erzielen.
Ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Substrat, eine Halbleitervorrichtung und einen Kühlkörper auf. Das Substrat weist eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche auf einer Seite gegenüber der ersten Hauptoberfläche auf. Die Halbleitervorrichtung ist auf der ersten Hauptoberfläche angebracht. Der Kühlkörper ist über ein Isolationsteil, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, an der zweiten Hauptoberfläche befestigt. Das Substrat weist eine erste Durchgangsbohrung auf, die von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche verläuft. Die Halbleitervorrichtung weist eine Mehrzahl von Elektroden, die von einer Oberfläche exponiert sind, die der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, und einen Überstand, der zwischen der Mehrzahl von Elektroden ausgebildet ist, der durch die erste Durchgangsbohrung einzuführen ist, auf. Das Isolationsteil ist so ausgebildet, dass eine Länge in einer Dickenrichtung des Substrats größer ist als diejenige eines Spitzenendteils des Überstands, der von der ersten Durchgangsbohrung vorsteht.
Das Isolationsteil ist zwischen dem Substrat, das mit der Halbleitervorrichtung versehen ist, und dem Kühlkörper angeordnet, somit kann der Isolationsabstand zwischen der Mehrzahl von Elektroden und dem Kühlkörper sichergestellt werden. Weiter wird die Wärme, die in der Mehrzahl von Elektroden erzeugt wird, nicht nur von dem Substrat sondern auch von dem Spitzenendteil des Überstands durch das Isolationsteil zu dem Kühlkörper übertragen, und wird durch den Kühlkörper zu einer äußeren Seite abgestrahlt. Entsprechend können sowohl die Wärmeabstrahleigenschaft als auch die Isolationseigenschaft in dem Halbleitermodul erzielt werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 1.
2 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 2.
3 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 3.
4 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 4.
5 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 5.
6 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform 6.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
<Ausführungsform 1>
Eine Ausführungsform 1 wird nachfolgend unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls 100 gemäß der Ausführungsform 1.
In 1 sind eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung senkrecht zueinander. Eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung, die in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind, sind ebenfalls senkrecht zueinander. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, die eine X-Richtung und eine -X-Richtung als eine Richtung entgegengesetzt zu der X-Richtung umfasst, als „eine X-Achsenrichtung“ bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, die eine Y-Richtung und eine -Y-Richtung als eine Richtung entgegengesetzt zu der Y-Richtung umfasst, als „eine Y-Achsenrichtung“ bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, die eine Z-Richtung und eine -Z-Richtung als eine Richtung entgegengesetzt zu der Z-Richtung umfasst, als „eine Z-Achsenrichtung“ bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, weist das Halbleitermodul 100 ein Substrat 1, eine Halbleitervorrichtung 3, eine Isolationsfolie 6 (korrespondierend zu einem Isolationsteil) und einen Kühlkörper 7, der eine Mehrzahl von Lamellenteilen 7a aufweist, auf.
Das Substrat 1 weist eine Hauptoberfläche 1a (korrespondierend zu einer ersten Hauptoberfläche), eine Hauptoberfläche 1b (korrespondierend zu einer zweiten Hauptoberfläche) auf einer Seite gegenüber der Hauptoberfläche 1a und eine Durchgangsbohrung 1c (korrespondierend zu einer ersten Durchgangsbohrung) auf. Die Durchgangsbohrung 1c verläuft von der Hauptoberfläche 1a zu der Hauptoberfläche 1b, sodass sie sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt. Eine Metallstruktur 2a ist auf der Hauptoberfläche 1a des Substrats 1 vorgesehen.
Die Halbleitervorrichtung 3 ist auf der Hauptoberfläche 1a des Substrats 1 angebracht. Die Halbleitervorrichtung 3 weist ein Rumpfteil 4a, einen Überstand 4b und eine Mehrzahl von Elektroden 4c auf. Der Rumpfteil 4a ist so aus Harz ausgebildet, dass er eine rechteckige Form in einer Ansicht in der Z-Achsenrichtung aufweist. Der Überstand 4b ist unter Verwendung eines Harzes zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c in dem Rumpfteil 4a ausgebildet und steht auf einer Seite des Substrats 1 (die Z-Richtung) vor und erstreckt sich in der Y-Achsenrichtung. Der Überstand 4b ist so ausgebildet, dass er etwas kleiner ist als eine Länge der Durchgangsbohrung 1c in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung, so dass er geeignet ist, in die Durchgangsbohrung des Substrats 1 eingeführt zu werden. Der Überstand 4b ist länger als das Substrat 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung), somit steht ein Spitzenendbereich des Überstands 4b von der Hauptoberfläche 1b des Substrats 1 vor, während der Überstand 4b in die Durchgangsbohrung 1c des Substrats 1 eingeführt ist.
Die Mehrzahl von Elektroden 4c und die Metallstruktur 2a sind durch ein Verbindungsmaterial 5 verbunden, während der Überstand 4b durch die Durchgangsbohrung 1c des Substrats 1 eingeführt ist, somit ist die Halbleitervorrichtung 3 auf dem Substrat 1 befestigt. Das Verbindungsmaterial 5 ist ein Lötmittel oder ein leitfähiger Harzklebstoff.
Ein oder eine Mehrzahl von Überständen 4b können vorgesehen sein. Wenn die Mehrzahl von Überständen 4b vorgesehen ist, sind sie so vorgesehen, dass sie in Abständen in der X-Achsenrichtung angeordnet sind.
Die Isolationsfolie 6 ist aus einem Schwamm ausgebildet, der eine thermische Leitfähigkeit aufweist, und ist auf der Hauptoberfläche 1b des Substrats 1 angebracht, um einen Isolationsabstand zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c und dem Kühlkörper 7 sicherzustellen. Der Kühlkörper 7 ist über die Isolationsfolie 6 mit einer Schraube an der Hauptoberfläche 1b des Substrats 1 befestigt. Der Kühlkörper 7 kann zusammen mit dem Substrat 1 und der Halbleitervorrichtung 3 über die Isolationsfolie 6 befestigt sein.
Die Isolationsfolie 6 ist so ausgebildet, dass sie in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) des Substrats 1 länger ist als der Spitzenendteil des Überstands 4b, der von der Durchgangsbohrung 1c vorsteht. Die Isolationsfolie 6 weist eine Flexibilität bis zu einem Grad auf, dass der Spitzenendteil des Überstands 4b in die Isolationsfolie 6 geraten kann, wenn er direkten Kontakt damit hat. Entsprechend gerät, wenn die Isolationsfolie 6 an dem Substrat 1 befestigt wird, der Spitzenendteil des Überstands 4b in die Isolationsfolie 6 aber drückt nicht über die Isolationsfolie 6 den Kühlkörper 7.
Der Spitzenendteil des Überstands 4b gerät in die Isolationsfolie 6, somit wird Wärme, die in der Mehrzahl von Elektroden 4c erzeugt wird, nicht nur von dem Substrat 1 sondern auch von dem Spitzenendteil des Überstands 4b über die Isolationsfolie 6 an den Kühlkörper 7 übertragen und wird durch den Kühlkörper 7 zu einer äußeren Seite abgestrahlt. Hierbei ist ein Größenverhältnis einer thermischen Leitfähigkeit von Teilen, die das Halbleitermodul 100 bilden wie: der Kühlkörper 7 > die Isolationsfolie 6 > der Überstand 4b > das Substrat 1. Somit wird in dem Halbleitermodul 100 die Wärme effektiver zu dem Kühlkörper 7 übertragen als in einem Fall, in welchem der Spitzenendteil des Überstands 4b nicht in die Isolationsfolie 6 gerät.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Halbleitermodul 100 gemäß der Ausführungsform 1 auf: das Substrat 1, das die Hauptoberfläche 1a und eine Hauptoberfläche 1b auf der Seite gegenüber der Hauptoberfläche 1a aufweist, die Halbleitervorrichtung 3, die auf der Hauptoberfläche 1a angebracht ist; und einen Kühlkörper 7, der über die Isolationsfolie 6, die die thermische Leitfähigkeit aufweist, an der Hauptoberfläche 1b befestigt ist, wobei das Substrat 1 die Durchgangsbohrung 1c aufweist, die von der Hauptoberfläche 1a zu der Hauptoberfläche 1b verläuft, die Halbleitervorrichtung 3 die Mehrzahl von Elektroden 4c aufweist, die von der Oberfläche exponiert sind, die der Hauptoberfläche 1a gegenüberliegt, und der Überstand 4b zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c ausgebildet ist, um durch die Durchgangsbohrung 1c eingeführt zu werden, und die Isolationsfolie 6 so ausgebildet ist, dass sie in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) des Substrats 1 länger ist als der Spitzenendteil des Überstands 4b, der von der Durchgangsbohrung 1c vorsteht.
Die Isolationsfolie 6 ist zwischen dem Substrat 1, das mit der Halbleitervorrichtung 3 versehen ist, und dem Kühlkörper 7 angebracht, somit kann der Isolationsabstand zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c und dem Kühlkörper 7 sichergestellt werden. Weiter wird die Wärme, die in der Mehrzahl von Elektroden 4c erzeugt wird, nicht nur von dem Substrat 1 sondern auch von dem Spitzenendteil des Überstands 4b über die Isolationsfolie 6 zu dem Kühlkörper 7 übertragen und wird durch den Kühlkörper 7 zu einer äußeren Seite abgestrahlt. Entsprechend kann sowohl die Wärmeabstrahleigenschaft als auch die Isolationseigenschaft in dem Halbleitermodul 100 erzielt werden. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann eine Strapazierfähigkeit des Halbleitermoduls 100 erhöht werden.
<Ausführungsform 2>
Ein Halbleitermodul 100A gemäß einer Ausführungsform 2 wird als Nächstes beschrieben. 2 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls 100A gemäß der Ausführungsform 2. In der Beschreibung in der Ausführungsform 2 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bestandselementen zugewiesen wie diejenigen, die in der Ausführungsform 1 beschrieben sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 2 dargestellt, weist in der Ausführungsform 2 das Halbleitermodul 100A ein Haftmittel 16, das die thermische Leitfähigkeit und die Isolationseigenschaft aufweist, an Stelle der Isolationsfolie 6 auf.
Das Haftmittel 16 wird auf die Hauptoberfläche 1b des Substrats 1 aufgebracht, um den Isolationsabstand zwischen der Mehrzahl von Elektroden 4c und dem Kühlkörper 7 sicherzustellen. Das Substrat 1 und der Kühlkörper 7 werden durch das Haftmittel 16 verbunden. Das Haftmittel 16 wird so aufgebracht, dass es in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) des Substrats 1 länger ist als der Spitzenendteil des Überstands 4b, der von der Durchgangsbohrung 1c vorsteht, somit ist der Spitzenendteil des Überstands 4b nicht von dem Haftmittel 16 exponiert. Hier korrespondiert das Haftmittel 16 zu dem Isolationsteil.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Halbleitermodul 100A gemäß der Ausführungsform 2 das Haftmittel 16, das die thermische Leitfähigkeit und die Isolationseigenschaft aufweist, anstelle der Isolationsfolie 6 auf, somit kann es den Effekt ähnlich zu dem Fall in der Ausführungsform 1 aufweisen.
<Ausführungsform 3>
Ein Halbleitermodul 100B gemäß einer Ausführungsform 3 wird als Nächstes beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht des Halbleitermoduls 100B gemäß der Ausführungsform 3. In der Beschreibung in der Ausführungsform 3 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bestandselementen zugewiesen wie diejenigen, die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wenn die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) in der Isolationsfolie 6 zunimmt, nimmt ein thermisches Leitfähigkeitsvermögen von Wärme von der Isolationsfolie 6 zu dem Kühlkörper 7 ab, somit ist die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) in der Isolationsfolie 6 vorzugsweise kurz.
Somit weist in der Ausführungsform 3, wie in 3 dargestellt, die Isolationsfolie 6 eine Konfiguration auf, dass die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) so ausgebildet ist, dass sie kleiner ist als diejenige des Spitzenendteils des Überstands 4b, und eine Vertiefung 7b, in welcher der Spitzenendteil des Überstands 4b über die Isolationsfolie 6 untergebracht ist, ist in einer Oberfläche des Kühlkörpers 7, die der Isolationsfolie 6 gegenüberliegt, ausgebildet.
In der Ausführungsform 3 ist die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) in der Isolationsfolie 6 ungefähr ein Drittel des Falls in der Ausführungsform 1. Die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung), der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung in der Vertiefung 7b ist so ausgebildet, dass sie größer ist als die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung), die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung in dem Spitzenendteil des Überstands 4b, sodass der Spitzenendteil des Überstands 4b über die Isolationsfolie 6 in der Vertiefung 7b untergebracht werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, weist in dem Halbleitermodul 100B gemäß der Ausführungsform 3 die Isolationsfolie 6 eine Konfiguration auf, dass die Länge des Substrats 1 in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) so ausgebildet ist, dass sie kleiner ist als diejenige des Spitzenendteils des Überstands 4b, und die Vertiefung 7b, in welcher der Spitzenendteil des Überstands 4b über die Isolationsfolie 6 untergebracht ist, ist in der Oberfläche des Kühlkörpers 7, die der Isolationsfolie 6 gegenüberliegt, ausgebildet.
Entsprechend kann sowohl die Wärmeabstrahleigenschaft als auch die Isolationseigenschaft in dem Halbleitermodul 100B erzielt werden. Weiter kann das thermische Leitfähigkeitsvermögen der Wärme von der Isolationsfolie 6 zu dem Kühlkörper 7 mehr als in dem Fall in der Ausführungsform 1 erhöht werden, somit kann die Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleitermoduls 100B mehr erhöht werden als in dem Fall in der Ausführungsform 1.
Wenn der Kühlkörper 7 durch ein Extrudieren ausgebildet wird, kann die Vertiefung 7b zur gleichen Zeit ausgebildet werden, somit steigen Fertigungskosten des Halbleitermoduls 100B verglichen mit dem Fall in der Ausführungsform 1 nicht.
<Ausführungsform 4>
Ein Halbleitermodul 100C gemäß einer Ausführungsform 4 wird als Nächstes beschrieben. 4 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls 100C gemäß der Ausführungsform 4. In der Beschreibung in der Ausführungsform 4 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bestandselementen zugewiesen wie diejenigen, die in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
In der Ausführungsform 1 ist der Kühlkörper 7 vorgesehen, um die Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleitermoduls 100 zu erhöhen, jedoch in einem Fall, in welchem die Wärmeabstrahleigenschaft anwendbar ist, die geringer ist als diejenige des Kühlkörpers 7, wie in 4 dargestellt, wird eine aus Keramik bestehende Wärmeabstrahlplatte 17, die eine Länge in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) des Substrats 1 kleiner als der Kühlkörper 7 aufweist, anstelle des Kühlkörpers 7 vorgesehen. Ein Verfahren eines Befestigens der Wärmeabstrahlplatte 17 ist ähnlich dem Fall mit dem Kühlkörper 7. Die Wärmeabstrahlplatte 17 kann auf die Halbleitermodule 100A und 100B gemäß den Ausführungsformen 2 und 3 angewendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Halbleitermodul 100C gemäß der Ausführungsform 4 die Wärmeabstrahlplatte 17, die die Länge in der Dickenrichtung (die Z-Achsenrichtung) des Substrats 1 kleiner als der Kühlkörper 7 aufweist, anstelle des Kühlkörpers 7 auf.
Die Wärmeabstrahlplatte 17 ist leichter im Gewicht als der Kühlkörper 7, somit kann das Halbleitermodul 100C, das eine höhere Vibrationsfestigkeit aufweist als der Fall in der Ausführungsform 1, erzielt werden.
<Ausführungsform 5>
Ein Halbleitermodul 100D gemäß einer Ausführungsform 5 wird als Nächstes beschrieben. 5 ist eine Schnittansicht eines Halbleitermoduls 100D gemäß der Ausführungsform 5. In der Beschreibung in der Ausführungsform 5 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bestandselementen zugewiesen wie diejenigen, die in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschrieben sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 5 dargestellt, wird in der Ausführungsform 5 eine Durchgangsbohrung 1d (korrespondierend zu einer zweiten Durchgangsbohrung), die von der Hauptoberfläche 1a zu der Hauptoberfläche 1b verläuft, in dem Substrat 1 getrennt von der Durchgangsbohrung 1c ausgebildet. Metallstrukturen 2a und 2b, die die Durchgangsbohrung 1d bedecken, sind jeweils in der Hauptoberfläche 1a und der Hauptoberfläche 1b vorgesehen. Eine leitfähige Schicht (nicht in den Zeichnungen gezeigt) ist auf einer inneren Wand der Durchgangsbohrung 1d für eine elektrische Leitung der Metallstrukturen 2a und 2b vorgesehen. Entsprechend ist es möglich, einen Strom in der Hauptoberfläche 1a und der Hauptoberfläche 1b als beide Oberflächen des Substrats 1 fließen zu lassen.
Eine oder eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 1d können vorgesehen sein. Die Durchgangsbohrung 1d kann auch auf die Halbleitermodule 100A, 100B und 100C gemäß den Ausführungsformen 2 bis 4 angewendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Halbleitermodul 100D gemäß der Ausführungsform 5 die Konfiguration auf, dass die Durchgangsbohrung 1d, die von der Hauptoberfläche 1a zu der Hauptoberfläche 1b verläuft, in dem Substrat 1 getrennt von der Durchgangsbohrung 1c ausgebildet ist, und die Metallstrukturen 2a und 2b, die die Durchgangsbohrung 1d bedecken, jeweils in der Hauptoberfläche 1a und der Hauptoberfläche 1b vorgesehen sind.
Entsprechend wird die Wärme, die in der Mehrzahl von Elektroden 4c erzeugt wird, von der Metallstruktur 2a durch die Durchgangsbohrung 1d zu der Metallstruktur 2b übertragen, somit wird die Wärmeabstrahleigenschaft mehr erhöht als in dem Fall, in welchem die Durchgangsbohrung 1d nicht vorgesehen ist. Es ist möglich, einen Strom in der Hauptoberfläche 1a und der Hauptoberfläche 1b als beide Oberflächen des Substrats 1 fließen zu lassen, somit kann eine Wärmeerzeugung in dem Substrat 1 auch unterbunden werden.
<Ausführungsform 6>
Ein Halbleitermodul 100E gemäß einer Ausführungsform 6 wird als Nächstes beschrieben. 6 ist eine Schnittansicht des Halbleitermoduls 100E gemäß der Ausführungsform 6. In der Beschreibung in der Ausführungsform 6 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bestandselementen zugewiesen wie diejenigen, die in den Ausführungsformen 1 bis 5 beschrieben sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 6 dargestellt, ist in der Ausführungsform 6 die Durchgangsbohrung 1d des Substrats 1 mit einem Fett 11 gefüllt, das eine Wärmeabstrahleigenschaft aufweist. Die Durchgangsbohrung 1d kann mit einem Gel, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, anstelle des Fetts 11 gefüllt sein. Die Struktur einer Füllung der Durchgangsbohrung 1d mit dem Fett 11, das die Wärmeabstrahleigenschaft aufweist, oder mit dem Gel, das die thermische Leitfähigkeit aufweist, kann auch auf die Halbleitermodule 100A, 100B und 100C gemäß den Ausführungsformen 2 bis 4 angewendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist in dem Halbleitermodul 100E gemäß der Ausführungsform 6 die Durchgangsbohrung 1d mit dem Fett 11, das die Wärmeabstrahleigenschaft aufweist, oder dem Gel, das die thermische Leitfähigkeit aufweist, gefüllt, somit kann die Wärmeabstrahleigenschaft mehr erhöht werden als in dem Fall in der Ausführungsform 5.
Jede Ausführungsform kann beliebig kombiniert werden, oder jede Ausführungsform kann geeignet variiert oder weggelassen werden.
Obwohl die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkenden. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014207275 [0002, 0003]

Claims

Halbleitermodul, aufweisend: ein Substrat (1), das eine erste Hauptoberfläche (1a) und eine zweite Hauptoberfläche (1b) auf einer Seite gegenüber der ersten Hauptoberfläche (1a) aufweist; eine Halbleitervorrichtung (3), die auf der ersten Hauptoberfläche (1a) angebracht ist; und einen Kühlkörper (7), der über ein Isolationsteil (6), der eine thermische Leitfähigkeit aufweist, an der zweiten Hauptoberfläche (1b) befestigt ist, wobei das Substrat (1) eine erste Durchgansbohrung (1c) aufweist, die von der ersten Hauptoberfläche (1a) zu der zweiten Hauptoberfläche (1b) verläuft, die Halbleitervorrichtung (3) eine Mehrzahl von Elektroden (4c), die von einer Oberfläche, die der ersten Hauptoberfläche (1a) gegenüberliegt, exponiert sind, und einen Überstand (4b), der zwischen der Mehrzahl von Elektroden (4c) ausgebildet ist, der durch die erste Durchgangsbohrung (1c) einzuführen ist, und das Isolationsteil (6) so ausgebildet ist, dass eine Länge in der Dickenrichtung des Substrats (1) größer ist als eine Länge eines Spitzenendteils des Überstands (4b), der von der ersten Durchgangsbohrung (1c) vorsteht.
Halbleitermodul, aufweisend: ein Substrat (1), das eine erste Hauptoberfläche (1a) und eine zweite Hauptoberfläche (1b) auf einer Seite gegenüber der ersten Hauptoberfläche (1a) aufweist; eine Halbleitervorrichtung (3), die auf der ersten Hauptoberfläche (1a) angebracht ist; und einen Kühlkörper (7), der über ein Isolationsteil (6), der eine thermische Leitfähigkeit aufweist, an der zweiten Hauptoberfläche (1b) befestigt ist, wobei das Substrat (1) eine erste Durchgansbohrung (1c) aufweist, die von der ersten Hauptoberfläche (1a) zu der zweiten Hauptoberfläche (1b) verläuft, die Halbleitervorrichtung (3) eine Mehrzahl von Elektroden (4c), die von einer Oberfläche, die der ersten Hauptoberfläche (1a) gegenüberliegt, exponiert sind, und einen Überstand (4b), der zwischen der Mehrzahl von Elektroden (4c) ausgebildet ist, der durch die erste Durchgangsbohrung (1c) einzuführen ist, das Isolationsteil (6) so ausgebildet ist, dass eine Länge in der Dickenrichtung des Substrats (1) kleiner ist als eine Länge eines Spitzenendteils des Überstands (4b), der von der ersten Durchgangsbohrung (1c) vorsteht, und eine Vertiefung (7b), in welcher der Spitzenendteil des Überstands (4b) über das Isolationsteil (6) untergebracht ist, in einer Oberfläche des Kühlkörpers (7), die dem Isolationsteil (6) gegenüberliegt, ausgebildet ist.
Halbleitermodul gemäß Anspruch 1 oder 2, das eine Wärmeabstrahlplatte (17), die eine Länge in einer Dickenrichtung des Substrats (1) kleiner als eine Länge des Kühlkörpers (7) aufweist, anstelle des Kühlkörpers (7) aufweist.
Halbleitermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine zweite Durchgangsbohrung (1d), die von der ersten Hauptoberfläche (1a) zu der zweiten Hauptoberfläche (1b) verläuft, in dem Substrat (1) getrennt von der ersten Durchgangsbohrung (1c) ausgebildet ist, und eine Metallstruktur (2a, 2b), die die zweite Durchgangsbohrung (1d) bedeckt, auf der ersten Hauptoberfläche (1a) und der zweiten Hauptoberfläche (1b) vorgesehen ist.
Halbleitermodul gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Durchgangsbohrung (1d) mit einem Fett (11), das eine Wärmeabstrahleigenschaft aufweist, oder einem Gel, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, gefüllt ist.