JP2002057260A - 平型半導体装置 - Google Patents
平型半導体装置Info
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Abstract
て、サージ電流による半導体チップの損傷を防止する平
型半導体装置を提供すること。 【解決手段】半導体チップ11、12の上下に熱緩衝板
31、32を重ねたものが、圧接電極板21と圧接電極
板22の間に挟持され、半導体チップ11、12下の熱
緩衝板31と半導体チップ11、12は、絶縁樹脂から
なる従来のフレーム41で位置決めされ、半導体チップ
11、12上の熱緩衝板32は、熱伝導性で電気絶縁性
を有するフレーム42で、位置決めされる。
Description
イポーラトランジスタやフリーホイールダイオードなど
複数の半導体チップを一括して圧接して使用する平型半
導体装置に関する。
面図である。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以
下、IGBTと称す)など複数の半導体チップ61、6
2を一括して圧接した状態で使用する平型半導体装置に
おいて、対向する2つの圧接電極板71、72の間に、
半導体チップ61、62と、その半導体チップ61、6
2の上下両面に熱緩衝板71、72を重ねたものを挟み
込む構造になっている(この構造は特開平8─8834
0号公報などに開示されている)。この熱緩衝板81、
82は、例えば、熱伝導が良好な厚み1〜3mmのMo
(モリブデン)板からなり、発熱した半導体チップ6
1、62からの熱の放散を容易とし、平型半導体装置の
冷却を可能としている。ここで、半導体チップ61、6
2の下の熱緩衝板81の大きさは、半導体チップ61、
62の外形と同じであり、半導体チップ61、62の上
の熱緩衝板82の大きさは、半導体チップ61、62よ
り小さい。半導体チップ61、62、熱緩衝板81、8
2は、絶縁樹脂からなるフレーム91、92で位置決め
され、圧接電極板71、72の間に挟持される。
ジ電流が流れた場合、半導体チップ61、62に大電流
が流れ、半導体チップ61、62は発熱する。その熱
は、半導体チップ61、62の上下の熱緩衝板81、8
2を伝導して放熱されるが、電流によっては、半導体チ
ップ61、62の温度が急上昇し、半導体チップ61、
62が破損、破壊あるいは半導体チップ61、62の表
面(図では上部表面)の図示しないAl被膜が溶融する
場合がある。その箇所は、通常、半導体チップ61、6
2の外周に近い、半導体チップ61、62上の熱緩衝板
82の外周端からはずれた部分である。これは、半導体
チップ61、62上の熱緩衝板82が半導体チップ6
1、62より小であり、熱緩衝板82が接触しない外周
部の半導体チップ61、62で発生した熱は、熱緩衝板
82を介して放熱しにくく、熱がたまりやすいことが原
因である。
ジ電流が流れた場合、発熱した半導体チップ61、62
の熱の放散が外周部で十分でなく、半導体チップ61、
62が損傷を生じることがある。このため、半導体チッ
プ61、62からの熱の放熱を円滑にし、熱がたまらな
い構造にすることが好ましい。
体チップ61、62上の熱緩衝板81の大きさが半導体
チップ61、62より小さいため、半導体チップ61、
62の外周部での熱の放散が十分でなく、大きなサージ
電流が流れたとき、半導体チップ61、62が損傷する
場合がある。
て、半導体チップの外周部での熱の放散を向上させて、
サージ電流による半導体チップの損傷を防止する平型半
導体装置を提供する。
めに、同一平面上に配設された複数の半導体チップと、
各半導体チップの両主面にそれぞれ重ねて設けた熱緩衝
板と、前記半導体チップと前記熱緩衝板を位置決めする
支持枠と、前記半導体チップと前記熱緩衝板とを挟持す
る両圧接電極板とを有する平型半導体装置において、前
記支持枠が熱伝導性と電気的絶縁性を有する材料を用い
る。
性を有する膜を形成するとよい。前記支持枠と前記半導
体チップ表面の間にも熱伝導性を有する膜を形成すると
よい。前記支持枠の材質が、窒化アルミニウム、酸化亜
鉛、酸化アルミニウムの少なくともいずれか一つである
とよい。
酸化アルミニウムの少なくともいずれか一つの粉末を含
むペーストを塗布して形成される塗布被膜であるとよ
い。前記のように、熱緩衝板の外周部に、熱伝導性と電
気絶縁性を有する支持枠(フレーム)を設ける構造とす
ることによって、半導体チップの外周部での熱放散を高
めることができる。
平型半導体装置の要部断面図である。この図は、平型半
導体装置を構成する半導体チップ11、12と熱緩衝板
31、32を重ねて圧接電極板21、22間に挟み込ん
だ部分の断面構造を示す。また半導体チップ11、12
は共にIGBTチップであってもよく、また、一方が、
フリーホイールダイオードチップであってもよい。ま
た、ここでは、例として、2個の半導体チップの場合を
示したが、さらに個数が多い場合も当然ある。
プ11、12の上下に、例えばMoなどで形成された熱
緩衝板31、32を重ねたものが、エミッタ側の圧接電
極板21とコレクタ側の圧接電極板22の間に挟持され
ている。半導体チップ11、12、熱緩衝板31、32
はフレーム41、42に収納され、組み込まれるが、こ
のうち、半導体チップ11、12下の熱緩衝板31と半
導体チップ11、12は、絶縁樹脂からなる従来のフレ
ーム41で位置決めされ、半導体チップ11、12上の
熱緩衝板32は、熱伝導性で電気的絶縁性を有するフレ
ーム42で、位置決めされている。このフレーム42
は、フレーム41に嵌め込まれる構造となっている。こ
こで、フレーム42は良好な熱伝導体で、電気的絶縁体
であり、熱緩衝板32の周囲に配置され、また、半導体
チップ11、12の外周の表面と接する。そのため、半
導体チップ11、12の外周部の熱は、フレーム42を
伝導して放散する。そのため、半導体チップ11、12
にサージ電流が流れた場合でも、半導体チップ11、1
2の損傷を防止できる。
化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛、酸化アルミニウ
ムなどの熱伝導性と電気的絶縁性の良好なものを使用す
るとよい。例えば、窒化アルミニウムを用いてフレーム
42を製作する場合、窒化アルミニウムの粉末を有機溶
剤に混合して得たペーストを、フレーム42の構造に形
成した型に注入、加圧して、成形したものを、1000
〜2000℃にて、2〜3時間焼成して作る。尚、窒化
アルミニウムの熱伝導率は150〜170W/m・Kで
あり、金属アルミニウムの230W/m・Kに近く、熱
伝導性は良好である。
体装置の要部断面図である。図1との違いは、半導体チ
ップ11、12下の熱緩衝板31に接するフレーム43
を熱伝導性で電気的絶縁性を有する材料で形成した点で
ある。こうすることで、図1の場合より、さらに熱伝導
性を向上できる。図3は、この発明の第3実施例の平型
半導体装置の要部断面図である。図2のフレーム42が
熱緩衝板32と対向する面および半導体チップ11、1
2と対向する面に、熱伝導性を有する塗布被膜52を形
成する。こうすると、微小な隙間が存在しても、この塗
布被膜52が隙間を充填するので、良好な熱伝導性が得
られる。また、フレーム43が熱緩衝板31と対向する
面と半導体チップ11、12の側壁と対向する面にも、
熱伝導性を有する塗布被膜51を形成することで、前記
と同様に、放熱効果を高めることができる。この塗布被
膜51、52は、電気的に絶縁性で、良好な熱伝導性で
ある、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム
などの粉末を含むペーストを塗布して形成される。この
塗布被膜51、52と接する半導体チップ11、12の
側面と表面が、耐圧特性に影響を及ぼさない(空乏層が
この側面や表面に達しない)場合は、塗布被膜51、5
2は導電性の材料であっても構わない。こうすること
で、フレーム42、43と熱緩衝板31、32間、およ
び半導体チップ11、12間の熱伝導性を向上し、より
一層の熱放散効果を高めることができる。
ッタ、コレクタ)間に挟持されて平型半導体装置を構成
する半導体チップおよび熱緩衝板を位置決めするフレー
ムを、熱伝導性かつ電気的絶縁性とすることによって、
半導体チップの熱の放散が容易となり、サージ電流で半
導体チップが損傷することを防止することができる。
断面図
断面図
断面図
Claims (5)
- 【請求項1】同一平面上に配設された複数の半導体チッ
プと、各半導体チップの両主面にそれぞれ重ねて設けた
熱緩衝板と、前記半導体チップと前記熱緩衝板を位置決
めする支持枠と、前記半導体チップと前記熱緩衝板とを
挟持する両圧接電極板とを有する平型半導体装置におい
て、前記支持枠が熱伝導性と電気的絶縁性を有すること
を特徴とする平型半導体装置。 - 【請求項2】前記支持枠と前記熱緩衝板の間に、熱伝導
性を有する膜を形成することを特徴とする請求項1に記
載の平型半導体装置。 - 【請求項3】前記支持枠と前記半導体チップ表面の間に
熱伝導性を有する膜を形成することを特徴とする請求項
1又は2に記載の平型半導体装置。 - 【請求項4】前記支持枠の材質が、窒化アルミニウム、
酸化亜鉛、酸化アルミニウムの少なくともいずれか一つ
であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載の平型半導体装置。 - 【請求項5】前記膜が、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、
酸化アルミニウムの少なくともいずれか一つの粉末を含
むペーストを塗布して形成される塗布被膜であることを
特徴とする請求項2又は3に記載の平型半導体装置。
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CN105448850A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-30 | 国网智能电网研究院 | 一种功率器件的高耐压封装子模组 |
WO2019116736A1 (ja) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 三菱電機株式会社 | 圧接型半導体装置及び圧接型半導体装置の製造方法 |
WO2022259503A1 (ja) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 三菱電機株式会社 | 圧接型半導体装置 |
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WO2019116736A1 (ja) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 三菱電機株式会社 | 圧接型半導体装置及び圧接型半導体装置の製造方法 |
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