JP2017034152A - 電力用半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の実施の形態1による電力用半導体装置の構成を示す側面断面図、図2は後述のダイレクトポッティング封止樹脂を取り去って示す上面図である。表面に回路導体層13、裏面に裏面導体層12(いずれもアルミニウム、パターン厚さ0.4mm)が形成された基板11(AlN製、40mm×25mm×厚さ0.635mm、以降セラミック基板11とも称する。)の回路導体層13に、電力用半導体素子としてダイオード21(15mm×15mm×厚さ0.3mm)とIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)22がダイボンド部31によって接合されている。回路導体層13の、電力用半導体素子が固着される面を基板固着面と称する。また、電力用半導体素子の、回路導体層13と接合される面を素子固着面と称する。ダイボンド部31は接合材であるはんだに中間板90が挿入された構成となっている。セラミック基板11にはケース51(PPS樹脂製、48mm×28mm×高さ12mm)が接着剤8(シリコーン製)を用いて固定されており、ケース51内部はダイレクトポッティング封止樹脂7により全体が封止されている。
図11〜図14は実施の形態2による電力用半導体装置の中間板の構成を示す概念図である。図11は斜視図であり、図12は上面図である。図11、図12に示すように、中間板95は銅製の板材(無酸素銅C1020、15mm×15mm×0.2mm)であり、プレス加工によって山折(対角線)と谷折(各辺の中心を結ぶ)が45度毎に交互に形成されている。山折と谷折は交互に形成する必要があるが、必ずしも45度毎に形成する必要は無く、例えば30度毎にするなど、山折と谷折の数を4つよりも多く形成しても良い。
図16は実施の形態3による電力用半導体装置の概略構成を示す断面図である。セラミック基板11(AlN製、40mm×25mm×厚さ0.635mm、裏面導体層12および回路導体層13のパターン厚さ0.4mm)上に、ダイオード21(15mm×15mm×厚さ0.3mm)と、IGBT22がはんだによって搭載される。その際、厚さ0.15mmのはんだ30を2枚用い、中間板90を挟むようにして搭載し、リフロー炉を用いてはんだ付けすることで、はんだダイボンド部31を形成する。ここで、中間板は実施の形態2で示した中間板95を用いても良いのは言うまでもない。
Claims (10)
- 電力用半導体素子の一面である素子固着面が基板の一面である基板固着面に接合材により固着された電力用半導体装置において、
前記接合材中に、前記基板固着面に対向する面が前記基板固着面に対して傾斜し、前記素子固着面に対向する面が前記素子固着面に対して傾斜した中間板が挿入されていることを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記接合材がはんだであ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。
- 前記中間板の片面に複数の異なる高さの突起が形成され、他面にも複数の異なる高さの突起が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力用半導体装置。
- 前記中間板は、板材の中央部から周辺部に向かって放射状に山折と谷折が交互に形成されて、前記基板固着面に対して傾斜した複数の平面を有する形状であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力用半導体装置。
- 前記中間板は少なくとも表面が金属材料で形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記基板固着面の材料がアルミニウムであり、前記中間板はアルミニウムよりも高い融点を有する材料で形成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。
- 前記基板固着面の材料がアルミニウムであり、前記中間板はアルミニウムよりも高い硬度を有する材料で形成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。
- 前記中間板は前記基板固着面の材料よりも小さい線膨張係数を有する材料で形成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により形成されていることを特徴とする請求項1から8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は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイアモンドの半導体であることを特徴とする請求項9に記載の電力用半導体装置。
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