JP2015041716A - 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図4は、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置について説明するためのもので、図1は電力用半導体装置の断面模式図、図2は枠部材の接合部分の構造を説明するための部分断面図、図3は枠部材を回路基板上に設置したときの状態を説明するための部分断面図、図4は電力用半導体装置を製造する工程において、回路基板上に枠部材および回路部材を実装した状態を示す斜視図である。
はじめに、回路基板2の回路面2f側に接合層8aによって電力用半導体素子3を接合する。そして、電力用半導体素子3の表面電極上に接合層8bを形成するためのはんだ材8P(図3)、導体層2aの所定位置に接合層8cを形成するためのはんだ材8P(図3)を載置する。
本実施の形態2にかかる電力用半導体装置では、回路基板と冷却部材との位置決めを容易にするために、冷却部材と枠部材がかみ合う機構を設けたものである。具体的には、冷却部材に凹部を設けるとともに、枠部材に冷却部材の凹部に向かって突出する突出部を設けるようにした。図5は、本発明の実施の形態2にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面模式図である。図中、実施の形態1と同様のものには同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態3にかかる電力用半導体装置では、実施の形態1あるいは2で説明した第二枠部材を冷却部材に接合する代わりに、冷却部材自体に枠状体となる枠状部を設けるようにした。図6は、本発明の実施の形態3にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面模式図である。図中、実施の形態1または2と同様のものには同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態4にかかる電力用半導体装置では、回路基板と冷却部材との位置決めを容易にするために、枠部材と冷却部材とがかみ合う機構を設けたものである。ただし、かみ合う部分を冷却部材の吸着面の位置ではなく、回路面の位置に設けたことが、実施の形態2あるいは3とは異なる。図7は、本発明の実施の形態4にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面模式図である。図中、実施の形態1ないし3と同様のものには同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態5にかかる電力用半導体装置では、上述した実施の形態1〜4にかかる電力用半導体装置と異なり、第二封止樹脂を満たすための枠を設けないようにしたものである。図8は、本発明の実施の形態5にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面模式図である。図中、実施の形態1ないし4と同様のものには同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
Di:接着剤流出禁止方向。
Claims (9)
- セラミックを基材とし、一方の面に前記基材の所定領域を覆う導体層が形成され、他方の面に冷却部材が接合された回路基板と、
前記所定領域に内包されるように、裏面が前記導体層に接合された電力用半導体素子と、
一端部が前記電力用半導体素子の表面に接合された電極端子と、
前記電力用半導体素子および前記電極端子の少なくとも前記一端部を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、熱硬化性樹脂を主体とするとともに、前記基材よりも前記導体層または前記電極端子に近い線膨張係数を有し、かつ前記所定領域の範囲内に形成されていることを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記電力用半導体素子を囲むように前記導体層に接合された枠部材を備え、
前記封止樹脂は、前記枠部材の内側の所定高さまで充填されていることを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装置。 - 前記冷却部材と前記枠部材には、互いにかみ合うかみ合い構造が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電力用半導体装置。
- 前記封止樹脂は、10GPa以上の弾性率を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記基材と前記導体層との境界面の端部が、前記封止樹脂よりも弾性率の低い第二封止樹脂で覆われていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記冷却部材には、外周部から前記回路基板を囲むように突出する枠状体が形成され、
前記第二封止樹脂は、前記基材と前記導体層との境界面の端部に達するように、前記枠状体の内側に充填されていることを特徴とする請求項5に記載の電力用半導体装置。 - 前記電力用半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体材料で形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、およびダイヤモンドのうちのいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の電力用半導体装置。
- セラミックを基材とし、前記基材の所定領域を覆う導体層が形成された回路基板の、前記所定領域に内包されるように、電力用半導体素子を前記導体層に接合する工程と、
前記電力用半導体素子の表面に、電極端子の一端部を接合する工程と、
前記電力用半導体素子を囲むように、前記導体層に枠部材を接合する工程と、
前記電極端子の少なくとも前記一端部を覆うように、前記枠部材の内側に封止樹脂を充填する工程と、を含み、
前記封止樹脂は、熱硬化性樹脂を主体とするとともに、前記基材よりも前記導体層または前記電極端子に近い線膨張係数を有することを特徴とする電力用半導体装置の製造方法。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITUB20153344A1 (it) * | 2015-09-02 | 2017-03-02 | St Microelectronics Srl | Modulo di potenza elettronico con migliorata dissipazione termica e relativo metodo di fabbricazione |
JP2017117846A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置およびその製造方法 |
WO2018105075A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
WO2018131473A1 (ja) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
WO2018135465A1 (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
WO2018193588A1 (ja) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP6667737B1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
CN111033736A (zh) * | 2017-09-05 | 2020-04-17 | 三菱电机株式会社 | 功率模块及其制造方法及电力变换装置 |
JP2020113611A (ja) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US11127714B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Printed board and semiconductor device |
CN114446899A (zh) * | 2020-11-04 | 2022-05-06 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
WO2023106848A1 (ko) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | 파워마스터반도체 주식회사 | 양면 냉각 반도체 장치 |
WO2024116873A1 (ja) * | 2022-11-29 | 2024-06-06 | ローム株式会社 | 半導体モジュール |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351737A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 半導体パワーモジュール |
JP2009130168A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の絶縁方法 |
WO2012070261A1 (ja) * | 2010-11-25 | 2012-05-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
2013
- 2013-08-23 JP JP2013172873A patent/JP6139330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351737A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Hitachi Ltd | 半導体パワーモジュール |
JP2009130168A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の絶縁方法 |
WO2012070261A1 (ja) * | 2010-11-25 | 2012-05-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Cited By (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITUB20153344A1 (it) * | 2015-09-02 | 2017-03-02 | St Microelectronics Srl | Modulo di potenza elettronico con migliorata dissipazione termica e relativo metodo di fabbricazione |
EP3139407A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | STMicroelectronics S.r.l. | Electronic power module with enhanced thermal dissipation and manufacturing method thereof |
US9986631B2 (en) | 2015-09-02 | 2018-05-29 | Stmicroelectronics S.R.L. | Electronic power module with enhanced thermal dissipation and manufacturing method thereof |
JP2017117846A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置およびその製造方法 |
US10475721B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-11-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device and method for manufacturing same |
US10283430B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-05-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device and method for manufacturing same |
JPWO2018105075A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
CN110036476A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-07-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及电力变换装置 |
US10734300B2 (en) | 2016-12-08 | 2020-08-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power converter |
CN110036476B (zh) * | 2016-12-08 | 2023-01-17 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及电力变换装置 |
WO2018105075A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
JPWO2018131473A1 (ja) * | 2017-01-16 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、および半導体装置の製造方法 |
CN110168721A (zh) * | 2017-01-16 | 2019-08-23 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
WO2018131473A1 (ja) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
CN110168721B (zh) * | 2017-01-16 | 2022-12-27 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及半导体装置的制造方法 |
CN110178219A (zh) * | 2017-01-17 | 2019-08-27 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及电力变换装置 |
JPWO2018135465A1 (ja) * | 2017-01-17 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
CN110178219B (zh) * | 2017-01-17 | 2022-11-22 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及电力变换装置 |
US10566316B2 (en) | 2017-01-17 | 2020-02-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power conversion apparatus |
WO2018135465A1 (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
JPWO2018193588A1 (ja) * | 2017-04-20 | 2019-07-11 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
WO2018193588A1 (ja) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
CN111033736A (zh) * | 2017-09-05 | 2020-04-17 | 三菱电机株式会社 | 功率模块及其制造方法及电力变换装置 |
JP2020113611A (ja) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP7278077B2 (ja) | 2019-01-10 | 2023-05-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
WO2020245880A1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
JP6667737B1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
US11127714B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Printed board and semiconductor device |
CN114446899A (zh) * | 2020-11-04 | 2022-05-06 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
JP2022074234A (ja) * | 2020-11-04 | 2022-05-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
WO2023106848A1 (ko) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | 파워마스터반도체 주식회사 | 양면 냉각 반도체 장치 |
WO2024116873A1 (ja) * | 2022-11-29 | 2024-06-06 | ローム株式会社 | 半導体モジュール |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6139330B2 (ja) | 2017-05-31 |
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