JP2008041851A - パワー半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁基板と該絶縁基板の表面に形成された配線とを有する配線基板と、該配線基板の配線上に配置された複数のパワー半導体素子と、該パワー半導体素子と外部接続端子を電気的に接続する第1の板状接続配線と、上記配線基板の配線と外部接続端子を電気的に接続する第2の板状接続配線と、を有し、上記第1及び第2の板状接続配線と前記パワー半導体素子との接続部が、はんだ材とはんだ材よりも硬い複数の導体とで構成され、前記導体ははんだ材で被覆されたパワー半導体装置を特徴とする。
【選択図】なし
Description
SnPb共晶はんだの抵抗の約7万倍と大きい。
106の上面のエミッタ電極に、それぞれ接続されている。第3の接合部107eは、はんだ材130を介して外部接続端子121に接続されている。はんだ材130は、Snを含有し、厚さが約150μmである。
104からなる積層部材である。絶縁体102として窒化珪素板を用いると、配線基板
101の熱膨張係数は約10ppm/℃ となる。
107,108と熱膨張係数10ppm/℃ の配線基板101によって挟まれている。半導体素子105,106と配線基板101の間における熱膨張係数の差に起因する熱応力は小さいが、半導体素子105,106と板状接続配線107,108の間における熱膨張係数の差に起因する熱応力は比較的大きい。
106が発生する熱に対して高い放熱性を達成することができる。板状接続配線107とパワー半導体素子105,106の接合部の温度を、従来のアルミニウム製のボンディングワイヤと半導体素子の接合部と比べて、低くすることができる。接合部の温度を低くすることは、その熱膨張量の低減を意味する。従って、本例では、従来のアルミニウム製のボンディングワイヤと半導体素子の接合部と比べて、長期的信頼性を向上することができる。
ppm/℃ の配線基板101と熱膨張係数18ppm/℃ の板状接続配線107で挟んでいる。パワー半導体素子と配線基板間においては、高温環境で顕著になる各部材の熱膨張差に起因する熱応力は小さい。一方、パワー半導体素子と接続配線間のそれは大きい。特に、板状接続配線がブリッジ部を有する場合には、接続配線のパワー半導体素子との接続部とブリッジ部の立ち上がり部(屈曲開始部)との境界部分に大きな熱応力が発生することになる。しかし、前記接続配線の半導体素子との接続面、特にブリッジ部の立ち上がり部と隣接する接続部端部周辺に突起物があることにより、熱膨張差によって生ずる熱応力の分散効果を生じさせることができる。このため、接続信頼性を大幅に向上させることができる。
Transistor)等の主電流の入出に上下2面の電極を持っている半導体素子ならば、同様に適用することができる。
109…ボンディングワイヤ、110…支持部材、111…冷却フィン、112…ケース、113…封止材、121,122,123…外部接続端子。
Claims (12)
- 絶縁基板と該絶縁基板の表面に形成された配線とを有する配線基板と、該配線基板の配線上に配置された複数のパワー半導体素子と、該パワー半導体素子と外部接続端子を電気的に接続する第1の板状接続配線と、上記配線基板の配線と外部接続端子を電気的に接続する第2の板状接続配線と、を有し、上記第1及び第2の板状接続配線と前記パワー半導体素子との接続部が、はんだ材とはんだ材よりも硬い複数の導体とで構成され、前記導体ははんだ材で被覆されていることを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置において、前記第1の板状接続配線がブリッジ部を含むことを特徴とする半導体装置。
- 請求項2に記載のパワー半導体装置において、前記第1の板状接続配線のブリッジ部の屈曲開始部に隣接する接合部の端部周辺に前記導体が配置されていることを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置において、前記導体は前記第1の板状接続配線の接合面に形成された突起であることを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置において、前記導体が接続部端部から40%内側までの位置に配置されていることを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置において、上記半導体素子は、電流の切り換えを行うスイッチング機能を有することを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置において、前記第1及び第2の板状接続配線がCuまたはCu系の材料によって形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。
- 請求項1に記載のパワー半導体装置を用いた電力変換装置。
- 請求項8に記載の電力変換装置を用いて電気モータへ交流電力を供給するように構成されたハイブリット自動車。
- 絶縁基板と該絶縁基板の表面に形成された配線とを有する配線基板と、該配線基板の配線上に配置され、主電流の入出力に上下2面の電極を用いる複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の上面電極と外部電極とをSnを含むはんだ材により接続したCuまたはCu系の材料で構成された板状接続配線とを有し、前記板状接続配線と前記半導体素子の接合部の面積に対して、外周部から40%内側までの位置に、前記はんだ材より固い複数の導体が配置され、かつ前記導体がすべて前記はんだ材の内部にあることを特徴としたパワー半導体装置。
- 請求項10に記載のパワー半導体装置において、前記板状接続配線がブリッジ部を含むことを特徴とする半導体装置。
- 請求項11に記載のパワー半導体装置において、前記第1の板状接続配線のブリッジ部の屈曲開始部に隣接する接合部の端部周辺に前記導体が配置されていることを特徴とするパワー半導体装置。
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