JP2015072957A - 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 - Google Patents
絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015072957A JP2015072957A JP2013206910A JP2013206910A JP2015072957A JP 2015072957 A JP2015072957 A JP 2015072957A JP 2013206910 A JP2013206910 A JP 2013206910A JP 2013206910 A JP2013206910 A JP 2013206910A JP 2015072957 A JP2015072957 A JP 2015072957A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooler
- metal plate
- circuit metal
- power semiconductor
- insulating substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4554—Coating
- H01L2224/45565—Single coating layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4554—Coating
- H01L2224/45599—Material
- H01L2224/456—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/45624—Aluminium (Al) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る絶縁基板と冷却器の接合構造体1000(以下、単に「接合構造体1000」と略す)の構成を示す断面図である。第1実施形態に係る接合構造体1000は、金属製の冷却器100と、絶縁基板200と、冷却器100と絶縁基板200とを接合する超高温接合層10と、から構成されている。超高温接合層10は、AgとCuを基材とし、600℃以上に融点または固相線温度(溶け始める温度)を有する合金接合材(純Agも含む)を融解して形成した接合層である。超高温接合層10を形成する接合材としては、基材にInを添加した、Ag−24%、Cu−15%In合金や、基材にSnを添加した、Au−30%、Cu−10%Sn合金(mass%、以下同様)が挙げられる。なお、これ以外の組成比の合金、これ以外の元素を添加した合金を用いることも可能である。
図2は、本発明の第2実施形態に係る絶縁基板と冷却器の接合構造体2000の構成を示す断面図である。第2実施形態に係る接合構造体2000は、前述した第1実施形態と同様に、金属製の冷却器100と、絶縁基板200と、冷却器100と絶縁基板200とを接合する超高温接合層10と、から構成されている。超高温接合層10は、AgとCuを基材とし、600℃以上に融点または固相線温度(溶け始める温度)を有する合金接合材(純Agも含む)を融解して形成した接合層である。超高温接合層10を形成する接合材としては、基材にInを添加した、Ag−24%、Cu−15%In合金や、基材にSnを添加した、Au−30%、Cu−10%Sn合金(mass%、以下同様)が挙げられる。なお、これ以外の組成比の合金、これ以外の元素を添加した合金を用いることも可能である。
図3は、本発明の第3実施形態に係る絶縁基板と冷却器の接合構造体3000の構成を示す断面図である。第3実施形態に係る接合構造体3000は、前述した第1、第2実施形態と同様に、金属製の冷却器100と、絶縁基板200と、冷却器100と絶縁基板200とを接合する超高温接合層10と、から構成されている。超高温接合層10は、AgとCuを基材とし、600℃以上に融点または固相線温度(溶け始める温度)を有する合金接合材(純Agも含む)を融解して形成した接合層である。超高温接合層10を形成する接合材としては、基材にInを添加した、Ag−24%、Cu−15%In合金や、基材にSnを添加した、Au−30%、Cu−10%Sn合金(mass%、以下同様)が挙げられる。なお、これ以外の組成比の合金、これ以外の元素を添加した合金を用いることも可能である。
図4は、本発明の第4実施形態に係るパワー半導体モジュール4000の構成を示す要部断面図である。第4実施形態に係るパワー半導体モジュール4000は、前述した第1実施形態に係る接合構造体1000を備える。更に、該接合構造体1000の上部回路金属板13の上に載置され、且つ、耐熱接合層20を介して上部回路金属板13の一の要素の上面に電気的、熱的、機械的に接合されたワイドバンドギャップ半導体を用いたパワー半導体装置チップ21を備える。また、該パワー半導体装置チップ21の上部電極(図示省略)と、上部回路金属板13の他の要素を電気的に接続するボンディングワイヤ22(空間結線手段)を備えている。
図5は、本発明の第5実施形態に係るパワー半導体モジュール5000の要部断面図である。第5実施形態に係るパワー半導体モジュール5000は、前述した第2実施形態に係る接合構造体2000と、該接合構造体2000の上部回路金属板13の上に載置され、且つ、耐熱接合層20を介して該上部回路金属板13に電気的、熱的、機械的に接合されたワイドバンドギャップ半導体を用いたパワー半導体装置チップ21と、該パワー半導体装置チップ21の上部電極(図示省略)と他の上部回路金属板13の要素を電気的に接続するボンディングワイヤ22とから構成される。
図6は、本発明の第6実施形態に係るパワー半導体モジュール6000の要部断面図である。第6実施形態に係るパワー半導体モジュール6000は、前述した第3実施形態に係る接合構造体3000と、該接合構造体3000の上部回路金属板13の上に載置され、且つ、耐熱接合層20を介して該上部回路金属板13に電気的、熱的、機械的に接合されたワイドバンドギャップ半導体を用いたパワー半導体装置チップ21と、該パワー半導体装置チップ21の上部電極(図示省略)と他の上部回路金属板13の要素を電気的に接続するボンディングワイヤ22とから構成される。
11 セラミック基板
12 下部回路金属板
13 上部回路金属板
15 台座
16 非接合領域
17 溝枠体
18 レジスト枠体
19 粗面枠体
20 耐熱接合層
21 パワー半導体装置チップ
22 ボンディングワイヤ
100 冷却器
200 絶縁基板
1000,2000,3000 絶縁基板と冷却器の接合構造体
4000,5000,6000 パワー半導体モジュール
Claims (26)
- 平板形状のセラミック基板と、該セラミック基板の上面に接合された上部回路金属板と、前記セラミック基板の下面に接合され低熱膨張高弾性金属層を少なくとも1層備えた下部回路金属板と、を含む絶縁基板と、
金属製の冷却器と、
融点または固相線温度が600℃以上であり、前記下部回路金属板と前記冷却器とを接合し、且つ、平面視の面積が前記下部回路金属板よりも小さい超高温接合層と、を有し、
前記冷却器の、前記超高温接合層との接合面に、該超高温接合層の周囲に沿った枠体が形成され、
前記枠体は、前記超高温接合層が、前記下部回路金属板に対して平面視で縮小相似形状に形成されるように、前記超高温接合層の形成時に生じる濡れ拡がりを抑制する形状とされていることを特徴とする絶縁基板と冷却器の接合構造体。 - 前記枠体は、切削、またはエッチング加工で形成された溝枠体であり、前記冷却器の溝枠体の内部形状と、前記下部回路金属板とが、等角写像的関係を保ちつつ前記超高温接合層を介して接合されていることを特徴とする請求項1記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記枠体は、塗布で形成されたレジスト膜であり、前記冷却器のレジスト膜の内部形状と、前記下部回路金属板とが、等角写像的関係を保ちつつ前記超高温接合層を介して接合されていることを特徴とする請求項1記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記枠体は、表面粗度の粗い粗面部であり、前記冷却器の粗面部の内部形状と、前記下部回路金属板とが、等角写像的関係を保ちつつ前記超高温接合層を介して接合されていることを特徴とする請求項1記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記冷却器と前記下部回路金属板とを接合させた際に、前記下部回路金属板の周囲に生じる非接合領域は、下部回路金属板の周囲に亘って等幅であり、
前記非接合領域の幅は、前記下部回路金属板の厚みを基準として±0.2mm以内の範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。 - 前記下部回路金属板は、合成線熱膨張係数が8ppm/℃以下であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記低熱膨張高弾性金属層は、Mo、W、CuW、CuMo、Kovar、Alloy4、64Fe−36Ni合金、63Fe−32Ni−5Co合金、36.5Fe−54Co−9.5Cr合金、の何れかの金属材料から選ばれた1層以上の板材で形成されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記下部回路金属板の厚みは、0.1mm〜2mmの範囲であること特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記超高温接合層は、AgとCuを基材する合金、またはAgであることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記超高温接合層は、Agを24%、Cuを15%含むIn合金、及び、Auを30%、Cuを10%含むSn合金、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項9に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記セラミック基板は、窒化珪素(SiN)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、ベリリア(BeO)から選ばれた1つであることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記セラミック基板の厚みは0.1mm〜2mmの範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記冷却器は、瞬時耐熱600℃以上で、且つ、高延性の金属材料からなることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 前記冷却器は、Cu、またはCuを基材とする合金からなることを特徴とする請求項13に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体。
- 平板形状のセラミック基板、該セラミック基板の上面に接合された上部回路金属板、及び、前記セラミック基板の下面に接合された下部回路金属板からなる絶縁基板と、金属製の冷却器と、を独立に準備する準備工程と、
前記冷却器の、前記下部回路金属板との接触面に、該下部回路金属板よりも狭い面積を囲む枠体を形成する枠体形成工程と、
前記絶縁基板と前記冷却器を、超高温接合剤を介在させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、
重ね合わせた絶縁基板と冷却器を加圧した状態で、不活性ガス雰囲気、或いは真空雰囲気で前記超高温接合剤の融点よりも30℃以上高い温度まで上昇させ、その後、徐々に冷却する接合工程と、を備え、
前記枠体形成工程は、枠体の形状を、前記超高温接合剤により形成される超高温接合層が、前記下部回路金属板に対して平面視で縮小相似形状となるように、前記超高温接合層の形成時に生じる濡れ拡がりを抑制する形状としたこと
を特徴とする絶縁基板と冷却器の接合構造体の製造方法。 - 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の絶縁基板と冷却器の接合構造体と、
前記絶縁基板と冷却器の接合構造体に設けられる上部回路金属板の、一の要素の上面に設けられるパワー半導体装置チップと、
前記上部回路金属板の上面と、前記パワー半導体装置チップを、電気的に且つ機械的に接合する耐熱接合層と、
前記パワー半導体装置チップの上部電極と、前記上部回路金属板の他の要素と、を電気的に接続する空間結線手段と、
を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。 - 前記パワー半導体装置チップは、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド(C)、酸化ガリウム(Ga2O3)の少なくとも一つを主材料とすることを特徴とする請求項16に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記耐熱接合層は、融点、固相線温度、接合プロセス温度、のうちの少なくとも一つが、パワー半導体装置チップの最大作動温度よりも30℃以上高く、且つ、パワー半導体装置チップのアセンブリプロセス耐熱温度以下である金属、または合金を原料として形成されることを特徴とする請求項16または請求項17に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記耐熱接合層は、Au−Snはんだ、Au−Geはんだ、Au−Siはんだ、Zn−Alはんだ、から選ばれた1つ、
または、AgまたはAuまたはCuのナノ粒子、またはナノロッド、またはナノフレーク材から選ばれた1つ、
を原料として形成された層であることを特徴とする請求項16〜請求項18のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記空間結線手段は、ボンディングワイヤ、ボンディングリボン、及びクリップリードから選ばれた1つであることを特徴とする請求項16〜請求項19のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記空間結線手段の材料は、AlまたはAlの合金、或いは、Cu母材の外周をAl膜で被覆したAlクラッドCu、のいずれかであることを特徴とする請求項16〜請求項20のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記空間結線手段は、ボンディングワイヤであり、該ボンディングワイヤの直径は、50μm〜600μmの範囲であることを特徴とする請求項16〜請求項21のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記絶縁基板と冷却器の接合構造体の、上部回路金属板の表面は、Niめっきで覆われていることを特徴とする請求項16〜請求項22のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記Niめっきの厚みは0.5μm〜15μmの範囲であることを特徴とする請求項23に記載のパワー半導体モジュール。
- 平板形状のセラミック基板、該セラミック基板の上面に接合された上部回路金属板、及び、前記セラミック基板の下面に接合された下部回路金属板からなる絶縁基板と、金属製の冷却器と、を独立に準備する準備工程と、
前記冷却器の、前記下部回路金属板との接触面に、該下部回路金属板よりも狭い面積を囲む枠体を形成する枠体形成工程と、
前記絶縁基板と前記冷却器を、超高温接合剤を介在させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、
重ね合わせた絶縁基板と冷却器を加圧した状態で、不活性ガス雰囲気、或いは真空雰囲気で前記超高温接合剤の融点よりも30℃以上高い温度まで上昇させ、その後、徐々に冷却する接合工程と、を備え、
前記枠体形成工程は、枠体の形状を、前記超高温接合剤により形成される超高温接合層が、前記下部回路金属板に対して平面視で縮小相似形状となるように、前記超高温接合層の形成時に生じる濡れ拡がりを抑制する形状とすることにより、絶縁基板と冷却器の接合構造体を作製し、
更に、前記絶縁基板と冷却器の接合構造体の金属部分にNiめっきを被覆する被覆工程と、
前記Niめっきで被覆した、絶縁基板と冷却器の接合構造体の上部回路金属板の一の要素の上面に耐熱接合材料を用いてパワー半導体装置チップを、熱プロセスで接合するリフロー工程と、
接合したパワー半導体装置チップの上面と、前記上部回路金属板の他の要素を空間結線手段で電気的に接続する電気接続工程と、
を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュールの製造方法。 - 前記リフロー工程は、耐熱接合材料の融点よりも30℃以上高く、且つ、パワー半導体装置チップの瞬時耐熱温度よりも低い温度領域で実施されることを特徴とする請求項25に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013206910A JP6221590B2 (ja) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013206910A JP6221590B2 (ja) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015072957A true JP2015072957A (ja) | 2015-04-16 |
JP6221590B2 JP6221590B2 (ja) | 2017-11-01 |
Family
ID=53015152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013206910A Active JP6221590B2 (ja) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6221590B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112016004340T5 (de) | 2015-09-25 | 2018-06-07 | Hitachi, Ltd. | Verbindungsmaterial und verbundener körper, der dies verwendet |
KR20200034754A (ko) * | 2017-09-12 | 2020-03-31 | 로저스 저매니 게엠베하 | 레이저 다이오드와 같은 구성 요소를 방열판에 연결하기 위한 어댑터 요소, 레이저 다이오드, 방열판 및 어댑터 요소를 포함하는 시스템 및 어댑터 요소를 제조하는 방법 |
WO2023163423A1 (ko) * | 2022-02-23 | 2023-08-31 | 주식회사 아모그린텍 | 세라믹 기판 유닛 및 그 제조방법 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6061740U (ja) * | 1983-10-04 | 1985-04-30 | 三菱電機株式会社 | 混成集積回路装置 |
JP2001168250A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法 |
JP2003017627A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール |
JP2006140402A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置 |
JP2012142465A (ja) * | 2011-01-04 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2013191640A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-10-02 JP JP2013206910A patent/JP6221590B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6061740U (ja) * | 1983-10-04 | 1985-04-30 | 三菱電機株式会社 | 混成集積回路装置 |
JP2001168250A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法 |
JP2003017627A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール |
JP2006140402A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置 |
JP2012142465A (ja) * | 2011-01-04 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2013191640A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112016004340T5 (de) | 2015-09-25 | 2018-06-07 | Hitachi, Ltd. | Verbindungsmaterial und verbundener körper, der dies verwendet |
US10442724B2 (en) | 2015-09-25 | 2019-10-15 | Hitachi Ltd. | Joining material and joined body using same |
KR20200034754A (ko) * | 2017-09-12 | 2020-03-31 | 로저스 저매니 게엠베하 | 레이저 다이오드와 같은 구성 요소를 방열판에 연결하기 위한 어댑터 요소, 레이저 다이오드, 방열판 및 어댑터 요소를 포함하는 시스템 및 어댑터 요소를 제조하는 방법 |
JP2020533797A (ja) * | 2017-09-12 | 2020-11-19 | ロジャーズ ジャーマニー ゲーエムベーハーRogers Germany GmbH | レーザダイオードなどの構成要素をヒートシンクに接合するためのアダプタ要素、レーザダイオード、ヒートシンクおよびアダプタ要素を含むシステム、およびアダプタ要素の製造方法 |
KR102365887B1 (ko) * | 2017-09-12 | 2022-02-23 | 로저스 저매니 게엠베하 | 레이저 다이오드와 같은 구성 요소를 방열판에 연결하기 위한 어댑터 요소, 레이저 다이오드, 방열판 및 어댑터 요소를 포함하는 시스템 및 어댑터 요소를 제조하는 방법 |
JP7034266B2 (ja) | 2017-09-12 | 2022-03-11 | ロジャーズ ジャーマニー ゲーエムベーハー | レーザダイオードなどの構成要素をヒートシンクに接合するためのアダプタ要素、レーザダイオード、ヒートシンクおよびアダプタ要素を含むシステム、およびアダプタ要素の製造方法 |
US11476640B2 (en) | 2017-09-12 | 2022-10-18 | Rogers Germany Gmbh | Adapter element for connecting a component, such as a laser diode, to a heat sink, a system comprising a laser diode, a heat sink and an adapter element and method for producing an adapter element |
WO2023163423A1 (ko) * | 2022-02-23 | 2023-08-31 | 주식회사 아모그린텍 | 세라믹 기판 유닛 및 그 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6221590B2 (ja) | 2017-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6632686B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
KR102097177B1 (ko) | 파워 모듈용 기판, 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 및 파워 모듈 | |
JP5588419B2 (ja) | パッケージ | |
JP4964009B2 (ja) | パワー半導体モジュール | |
WO2015029511A1 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20070181987A1 (en) | Highly reliable, cost effective and thermally enhanced AuSn die-attach technology | |
KR20170044105A (ko) | 접합체, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트 싱크, 접합체의 제조 방법, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법, 및 히트 싱크의 제조 방법 | |
JP2013038330A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
JP5858637B2 (ja) | 半導体パッケージ | |
JP6154383B2 (ja) | 絶縁基板、多層セラミック絶縁基板、パワー半導体装置と絶縁基板の接合構造体、及びパワー半導体モジュール | |
JP6221590B2 (ja) | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 | |
WO2017183222A1 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP4360847B2 (ja) | セラミック回路基板、放熱モジュール、および半導体装置 | |
JP6259625B2 (ja) | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 | |
JP7052374B2 (ja) | セラミックス/アルミニウム接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法 | |
JP2022023954A (ja) | セラミックス/アルミニウム接合体、絶縁回路基板、ledモジュール、セラミックス部材 | |
JP5856314B2 (ja) | Au系はんだダイアタッチメント半導体装置及びその製造方法 | |
KR20200135378A (ko) | 전자 부품 실장 모듈 | |
US9349704B2 (en) | Jointed structure and method of manufacturing same | |
JP2019510367A (ja) | 回路キャリアの製造方法、回路キャリア、半導体モジュールの製造方法、及び半導体モジュール | |
JP2004055576A (ja) | 回路基板及びそれを用いたパワーモジュール | |
JP6436247B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP3779074B2 (ja) | セラミックス回路基板とそれを用いたパワーモジュール | |
JP2014143342A (ja) | 半導体モジュール及びその製造方法 | |
JP2011210745A (ja) | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170918 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6221590 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |