TW201003886A - Semiconductor device - Google Patents

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TW201003886A TW098115116A TW98115116A TW201003886A TW 201003886 A TW201003886 A TW 201003886A TW 098115116 A TW098115116 A TW 098115116A TW 98115116 A TW98115116 A TW 98115116A TW 201003886 A TW201003886 A TW 201003886A
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201003886 六、發明說明： t 明戶斤屬^_才支4軒々頁土或j 技術領域 本發明係關於包含複數之半導體元件、使散熱效率提 高之半導體裝置。
C 背景技術 先前，有人提出有一種包含以相異之半導體材料形成 之複數種的半導體元件之半導體裝置。例如，於馬達驅動 用之電力轉換裝置中，使用包含IGBT (Insulated Gate
Bipolar Transistor)、及與該IGBT成對之二極體的IGBT模 組。提出有在該IGBT模組所包含之IGBT與二極體之溫度額 定上限不同之情形，以碳化矽（SiC)製作溫度額定上限較高 之元件（即以SiC半導體元件構成），以矽（Si)製作溫度額定上 限車父低之元件（即以Si半導體元件構成）(例如，參照專利文 獻1) 〇 石反化石夕之而f熱性比石夕局，但比石夕製之半導體製造困 難，故被使用於比電晶體等之開關元件構造簡單之二極體。 專利文獻1 :曰本特開2004-221381號公報 【發明内容：| 發明概要 發明欲解決之課題 然而’先前之半導體裝置中’由於溫度額定上限不同 之半導體元件彼此搭载於共通之散熱板上，故存在散熱效 3 201003886 率降低、及藉由熱干涉而對半導體元件之動態特性產生影 響，由此產生可靠性降低之問題。 因此，本發明之目的係提供一種使散熱效率提高、藉 此使可靠性提高之半導體裝置。 用以欲解決課題之手段 本發明之一半導體裝置，係具有：第1積層體，係依序 包含第1散熱板、第1絕緣層、第1導電層、及第1半導體元 件； 第2積層體，係依序包含第2散熱板、第2絕緣層、第2 導電層、及以與前述第1半導體不同之半導體材料形成之第 2半導體元件；及 連接部，係電連接前述第1導電層及前述第2導電層； 前述第1積層體與前述第2積層體係熱絕緣。 又，前述第2半導體元件亦可係溫度額定上限比前述第 1半導體元件高之半導體元件，且電連接前述第2半導體元 件與前述第2導電層之間之焊料亦可以耐熱性比電連接前 述第1半導體元件與前述第1導電層之間之焊料高的焊料材 料所構成。 又，前述第2半導體元件亦可係溫度額定上限比前述第 1半導體元件高之半導體元件，且連接前述第2絕緣層與前 述第2散熱板之間之焊料亦可以耐熱性比連接前述第1絕緣 層與前述第1散熱板之間之焊料高的焊料材料所構成。 又，前述第2半導體元件亦可係溫度額定上限比前述第 1半導體元件高之半導體元件，亦可更進一步具有搭載前述 4 201003886 第1散熱板及前述第2散熱板之冷卻裝置，前述第2半導體元 件係於前述冷卻裝置之冷媒流路中，較前述第1半導體元件 配設於上游側。 又，前述第2散熱板搭載於前述冷卻裝置上之第2區域 之面積亦可比前述第1散熱板搭載於前述冷卻裝置上之第1 區域之面積廣。 又，前述第1散熱板與前述第2散熱板朝前述冷卻裝置 之搭載位置，亦可於高度方向不同。 又，亦可取代此等，前述第1半導體與前述第2半導體 亦可以溫度額定上限不同之半導體材料所構成。 又，於前述第1積層體與前述第2積層體之間，亦可配 設樹脂製之熱絕緣部。 又，前述第1半導體元件亦可係Si半導體元件，前述第 2半導體元件亦可係SiC半導體元件、GaN半導體元件、或 金剛石半導體元件。 又，前述第1半導體元件亦可係反相器或轉換器所包含 之IGBT，前述第2半導體元件亦可係與前述IGBT成對之二 極體。 又，亦可構成包含前述IGBT及前述二極體之組合之反 相器或轉換器經模組化之電力轉換裝置群。 發明效果 根據本發明，能獲得可提供使散熱效率提高、藉此使 可靠性提高之半導體裝置之特有效果。 圖式簡單說明 5 201003886 第1圖係顯示實施形態1之半導體裝置所使用之電路構 成之圖。 第2圖係顯示實施形態1之半導體裝置之截面構造圖。 第3圖係顯示實施形態1之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。 第4圖係顯示實施形態1之半導體裝置之冷卻器10 0全 體中之冷卻水流路100A之路徑之一例之圖。 第5圖係顯示實施形態2之半導體裝置之截面構造圖。 第6圖係顯示實施形態3之半導體裝置之截面構造圖。 第7圖係顯示實施形態4之半導體裝置之截面構造圖。 第8圖係顯示實施形態5之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。 第9圖係顯示實施形態6之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。 第10圖係概念地顯示實施形態6之半導體裝置之冷卻 器100中之冷卻水流路之圖。 I：實施方式3 用以實施發明之最佳形態 以下，就適用本發明之半導體裝置之實施形態進行說 明。 [實施形態1] 第1圖係顯示實施形態1之半導體裝置所使用之電路構 成圖。實施形態1之半導體裝置，例如使用於混合動力車輛 之電力轉換電路，該混合動力車輛包含用以輔助車輛驅動 201003886 之電動機30、及與該電動檣如里从a 电勃機30另外毁置，藉由引擎驅動而 進行發電之發電機31。 該電力轉換電路包含雷、、Λ _ 電池1、电抗器2、升降壓轉換器 3、平滑電容器4、用以進行輔助㈣動卿之驅動控制之 反相器5、及用以將發電機31發電之交流電力轉換為直流電 力之轉換^§ 6。於該電力錄植贵？々士 包刀轉換電路中，反相器5與轉換器6連 接於直流傳送路徑7。 升降壓轉換斋3係包含各i組之升壓用與降壓用 IGBT10及三極體2G之半橋式電路，依照電池丨之充電率或 電動機3G及發電機31之驅動狀態，進行用以將直流傳送路 徑7之電壓值升壓（電池1之放電）或降壓（電池丨之充電）之控 制。即，升壓用之IGBT10及二極體20係圖中下側之組，降 壓用之IGBT10及二極體20係圖中上側之組。 又，於第1圖中雖然顯示包含各丨組之升壓用與降壓用 IGBT10及一極體20之升降壓轉換器3，但亦可依照igbtiO 及二極體20之額定或於電力轉換電路所處理之電力而並聯 連接各複數組。 反相器5係包含6組用以三相驅動輔助用電動機3〇之 IGBT與二極體20之三相反相器電路，依照引擎之負載狀態 或電池1之充電狀態進行輔助用電動機30之驅動控制。再 者，於第1圖中雖然顯示包含6組IGBT10及二極體20之反相 器5，但亦可依照IGBT10及二極體20之額定或於電力轉換 電路所處理之電力而並聯連接複數之該反相器5。 轉換器6係包含6組用以將發電機31發電之交流電力轉 201003886 換為直流電力之IGBT與二極體20之三相反相器電路，依照 引擎之負載狀態或電池1之充電狀態進行發電機31之驅動 控制。再者，於第1圖中雖然顯示包含6組1(3；6丁10及二極體 20之轉換器6，但亦可依照IGBT1〇及二極體2〇之額定或於 電力轉換電路所處理之電力而並聯連接複數之該轉換器6。 如此’於升降壓轉換器3、反相器5及轉換器6中，包含 複數組之IGBT10及二極體20。升降壓轉換器3、反相器5及 轉換器6，分別作為包含複數組之IGBT10及二極體20之電 力轉換裝置群而模組化，各模組（電力轉換裝置群）係收容於 可遮蔽電磁波之框體，以防止IGBT1 〇之開關噪音朝外部茂 漏。關於框體及其他構成使用第2圖及第3圖進行說明。 再者’動力混合車輛之冷卻系統包含：用以冷卻引擎 之冷卻系統（冷卻水溫度之上限為95。〇;及用以冷卻升降壓 轉換益3、反相器5或轉換器6之冷卻系統（冷卻水溫度之上 限為65°C)。 第2圖係顯示實施形態1之半導體裝置之截面構造圖。 於此’半導體裝置包含以si半導體元件構成之IGBT10、以 熱膨脹率比Si半導體元件小、熱傳導率高且耐熱性高之SiC 半導體元件構成之二極體10，就於二極體20比IGBT10散熱 量多之動作環境下使用之情形進行說明。 再者，Si半導體元件之耐熱溫度係約175°C，SiC半導 體元件之耐熱溫度係約250。(：。 該半導體裝置具備：冷卻器100、熱絕緣地搭載於冷卻 器100上之散熱板110及120、藉由焊料1U及121連接於散熱 201003886 板110及120上之絕緣基板112及122、搭載於絕緣基板112及 122上之導電基材113及123、藉由焊料114及124連接於導電 基材113及123上之IGBT10及二極體20。 又，導電基材113與123之間，經由焊料U4a、124a及 連接板130電連接’藉由以該連接板13〇電連接，IGBT1〇及 二極體20如第1圖所示，連接作為1組。 冷卻器100於内部具有冷卻水所流通之流路1〇〇A，吸收 自IGBT10及一極體20經由散熱板11 〇及12〇所放出之熱 量，用以進行冷卻之裝置。關於流路100A之詳細情形容後 述’但第2圖中顯示截面之二條流路ιοοΑ係相連，比JGBT10 散熱量多之二極體20配置位於下游側。 於此，第2圖所示之IGBT10及二極體20與流路100A之 位置關係為一例，只要配置成二極體20比IGBT10位於下游 侧’流路100A相對於IGBT10及二極體20之寬方向（第2圖中 橫向）位置，不限於第2圖所示之位置。 再者’流通於冷卻器100之流路100A之冷卻水，係用以 冷卻第1圖所示之升降壓轉換器3、反相器5或轉換器6之冷 卻水（冷卻水溫度之上限例如65°C)。 第2圖所示之散熱板110及120，例如由熱傳導率及熱膨 脹率之控制容易之鋁碳化矽(AlSiC)、或銅鉬（Cu-Mo)構成 之散熱板。該散熱板110及120係搭載於冷卻器100之上。該 散熱板110與120之寬度（圖中之寬)設定為相同。再者，散熱 板110及120之厚度例如為3mm左右。 絕緣基板112及122係配設用以確保散熱板110及120、 9 201003886 與導電基材113及123分別之間之絕緣的絕緣基板，藉由焊 料111及121接合於散熱板110及120之上面。該絕緣基板112 及122，例如由氮化鋁(A1N)等之陶瓷構成，厚度例如〇.6mm 左右。 導電基材113及123係為用以確保IGBT10及二極體20 與外部配線之電連接而配設之導電基材，例如由鋼（Cu)或 (A1)構成’厚度例如〇.4mm左右。 IGBT10及二極體20藉由焊料114及124接合於導電基 材113及123之上’導電基材η 3及123之間經由焊料114a、 124a及連接板130電連接，藉此於IGBT1〇之汲極_源極間插 入二極體20。 如此，實施形態1之半導體裝置係包含散熱板n〇、絕 緣基板112、導電基材U3及IGBT1〇之第丨積層體、與包含散 熱板120 "、邑、彖基板122、導電基材丨23及二極體20之第2積 層體，以熱絕緣狀態接近搭載於冷卻器1〇〇之上，且於冷卻 水之狐路1GGA ’包含比IGBT1()散熱量多之二極體加之第2 積層體配置位於下游側。 因此，藉由抑制自二極體20朝IGBT10之熱傳導，可有 效冷卻IGBTU)，且可抑制二極體2〇之過冷卻。 又，於本實施形態中冷卻水之溫度最高為6rc，但因 為可先冷卻以耐熱性較低之Si半導體科構成之㈣川， 故可碟實冷卻IGBT1G，可緩和以對高㈣變性較低之Si半 導體元件構成之IGBT10之溫度上升。 又於/V部IGBT10後，因為冷卻以較高对熱性之sic 10 201003886 半導體元件構成之二極體20 ’故可確實地冷卻二極體20 ’ 可防止以SiC半導體元件構成之二極體20之過冷卻。 如此，根據實施形態1之半導體裝置’可有效地冷卻 IGBT10及二極體20。 第3圖係顯示實施形態1之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。該電力轉換裝置群具有第1 圖所示之反相器5及轉換器6複數並聯連接之構造。 如第2圖所示截面構造所說明地’實施形態1之半導體 裝置係包含散熱板110、絕緣基板112、導電基材113及 IGBT10之第1積層體、與包含散熱板120、絕緣基板122、 導電基材123及二極體20之第2積層體，以熱絕緣狀態搭載 於冷卻器100之上。 如第3圖所示’反相器5具有於冷卻器1〇〇上，由圖中上 向下交互排列有各(3列）6行之散熱板11〇與散熱板120之構 成。同樣地，轉換器ό具有於冷卻器1〇〇上，由圖中上向下 交互排列有各(2列）6行之散熱板11〇與散熱板12〇之構成。 於各散熱板110上積層有絕緣基板112、導電基材113及 IGBT10。又，於各散熱板12〇上積層有絕緣基板122、導電 基材123及反相器2〇。 再者於第3圖中為便於說明，省略連接板13〇，但第2 圖所不之截面構造係相當於第3圖中之Α_Α箭頭視截面，此 於以6列5行具有3G組之IGBTiq及二極㈣之所有組之截 面構造中相同。 於此如第3圖所示，對於搭載6列5行(如組）之 11 201003886 及二極體20之散熱板110及120，賦與符號110-1〜11-6及 120-1〜120-6。賦加於符號110及120之詞尾係對應於IGBT10 及二極體20之列數（1〜6列）。 又，第3圖所示之6列5行（30組）之IGBT10及二極體20係 以各行所包含之6組構成第1圖所示之三相反相器電路或三 相轉換器電路，圖中左3行係相互並聯連接之三相反相器電 路’圖中右2行係相互並聯連接之三相轉換器電路。此表示 第1圖所示之反相器5並聯連接3個，第1圖所示之轉換器6並 聯連接2個。 再者’ 6列5行（30組）之IGBT10及二極體20係由框體之 側壁140覆蓋。框體具有覆蓋第3圖之上面之蓋部，於底部 側密封側壁140及冷卻器1 〇〇。 第4圖係顯示實施形態丨之半導體裝置之冷卻器1〇〇全 體中之冷卻水流路100A之路徑之一例之圖。第4圖所示之 IGBT10及二極體20與流路1〇〇A之位置關係’與第2圖之截 面圖所示之位置關係不同，但於第4圖中二極體2〇亦比 IGBT10配置於下游側。 如第4圖之箭頭所示’冷卻器1〇〇之冷卻水流路1〇〇A係 以分成第1〜2列、第3〜4列、第5〜6列之3系統循環之方式形 成。 第1〜2列中’自圖中左側於散熱板丨^丨及丨⑺。下向圖 中右方向流通，折返後合流，以於散熱板12〇_1及12〇_2之間 下向圖中左方向流通之方式形成流路1〇〇A。 第3〜4列中’自圖中左側於散熱板11〇_3及11〇_4下向圖 12 201003886 中右方向流通’折返後合流，以於散熱板120-3及120-4之間 下向圖中左方向流通之方式形成流路100A。 第5-6列中，自圖中左側於散熱板110-5及110-6下向圖 中右方向流通，折返後合流’以於散熱板120-5及120-6之間 下向圖中左方向流通之方式形成流路100A。 如此，將實施形態1之半導體元件模組化之電力轉換裝 置群中，6列5行(30組）之IGBT10及二極體20係配合冷卻器 10 0之流路1 〇 〇 A之形狀排列，使每單位面積之散熱量較少之 IGBT10於上游側’每單位面積之散熱量較多之二極體20於 下游側。 因此，藉由抑制自二極體20朝IGBT10之熱傳導，可有 效冷卻以耐熱性較低之Si半導體元件構成之K3BT10。又， 可確實冷卻以耐熱性較高之SiC半導體元件構成之二極體 20，且可防止以SiC半導體元件構成之二極體20之過冷卻。 如此’根據將實施形態1之半導體裝置模組化之電力轉換裝 置群，可有效地冷卻IGBT10及二極體2〇。 又’藉由將流路100A共通化，可減少冷卻水之水量， 可圖謀冷卻系統之簡化。 以上’就將分離有彳合載IGBT10與二極體20之散熱板 110及120之實施形態1之半導體裝置適用於反相器5與轉換 器6之兩方之形態進行說明，但該半導體裝置之構成只要可 適用於升降壓轉換器3、反相器5或轉換器6中之至少任一個 即可’亦可適用於三個中之任意二個、或三個全部。 此時’關於未適用實施形態1之半導體裝置之構成者， 13 201003886 IGBTIO與二極體20亦可搭栽於共通之散熱板。 又，脳丁10與二極體20因為散熱量不同，故接合散熱 板110與絕緣基板112之間之烊料U1、與接合散熱板⑽與 絕緣基板122之間之焊料121，依照使用溫度區域或接合材 料之熱膨脹率等’亦可使用熱膨脹率不同之焊料。即，因 為二極體2 G成為高溫，故焊料〗2丨可使用熱膨脹率較小之焊 料，知料111可使用熱膨脹率較大之焊料。 如此依照使用溫度區域或接合材料之熱膨脹率等，於 焊料111與121使用不同之焊料，可抑制焊料制離或變形 等，可提供可靠性高之半導體裝置。 同樣地，接合導電基材113與IGBT10之間之焊料1M、 與接口導電基材123與二極體2q之間之焊料124，焊料124可 使用熱膨脹率較小之烊料，焊料114可使賴膨脹率較大之 焊料，與焊料1U及⑵之情形相同，可抑制焊料剝離或變 形等’可提供可靠性高之半導體裝置。 、^尤使用SiC作為散熱量較多之二極體之半導 體材料之形態進行$ 况月’仁亦可取代8〗(：，使用氮化鎵(GaN) 或金剛石（c)作為二極㈣之半導體材料。⑽或c(金剛石） 亦與SlC相同’由於熱膨脹率小、熱傳導率高 '财熱性高， 故適合作為散熱量多之二極體2G之半導體材料。 [實施形態2] 第5圖係顯示實施形態2之半導體裳置之戴面構造圖。 貝把H 2之半導體裝置係在於第1積層體與第2積層體之 間配設有熱絕緣部2〇〇之點上與實施形態以半導體裝置不 14 201003886 同。其他構成由於與實施形態1之半導體裝置相同，故對於 相同構成要件賦與相同符號，省略其說明。 熱絕緣部200係將散熱板110、焊料111及絕緣基板112 與散熱板120、焊料121及絕緣基板122之間熱絕緣之構件， 例如以聚碳酸醋等樹脂構成。 藉由具備此熱絕緣部200，由於包含散熱板110、絕緣 基板112、導電基材113及IGBT10之第1積層體、與包含散熱 板120、絕緣基板122、導電基材123及二極體20之第2積層 體熱絕緣，故可抑制相互間之輻射熱等之傳導，熱絕緣性 進一步良好。 因此，根據實施形態2，藉由抑制自二極體20朝IGBT10 之熱傳導，可有效冷卻IGBT10。 再者，熱絕緣部200亦可構成為於導電基材113與123之 間亦配設。 又，熱絕緣部200亦可與第3圖所示之框體侧壁140—體 形成。 [實施形態3] 第6圖係顯示實施形態3之半導體裝置之截面構造圖。 實施形態3之半導體裝置係在第1積層體與第2積層體之高 度位置不同之點上與實施形態2之半導體裝置不同。其他構 成由於與實施形態2之半導體裝置相同，故對於相同構成要 件賦與相同符號，省略其說明。 如第6圖所示，實施形態3之半導體裝置所包含之冷卻 器100具有階差，散熱板110與散熱板120配設成高度位置不 15 201003886 同。藉此，搭载於散熱板110上之焊料ill、絕緣基板u2、 導電基材113、焊料114及IGBT10之高度，與搭栽於散熱板 120上之焊料12卜絕緣基板122、導電基材123、焊料124及 二極體20之高度不同。再者，熱絕緣部200之高度方向之長 度’僅伸長階差產生部分。 如此’藉由使散熱板110與120之高度位置錯開，可使 散熱板110與120之間之距離變長，故可抑制散熱板110與 120之間之熱傳導，可有效冷卻〗GBT10，且可提供抑制二 極體20之過冷卻之半導體裝置。 [實施形態4] 第7圖係顯示實施形態4之半導體裝置之载面構造圖。 實施形態4之半導體裝置係在第1積層體所包含之散熱板 110與第2積層體所包含之散熱板120之平面視面積不同之 點上與實施形態2之半導體裝置不同。其他構成由於與實施 形態2之半導體裝置相同，故對於相同構成要件賦與相同符 號，省略其說明。 於實施形態4之半導體裝置中，為使以耐熱性較低之Si 半導體元件構成之IGBT10之散熱性提升，如第7圖所示， 散熱板110之寬度比散熱板120寬。 再者，絕緣基板112及導電基材113、與絕緣基板122及 導電基材123之寬度與實施形態2相同，藉由此構成，熱絕 緣部200之截面成曲柄狀彎曲。 如此，藉由使散熱板110之寬度比散熱板120寬’因為 可使冷卻以耐熱性較低之si半導體元件才冓成之IGBT10之散 16 201003886 熱板110之散熱性提升’故可提供可確保二極體20之冷卻 性，且可有效冷卻IGBT10之半導體裝置。 [實施形態5] 第8圖係顯示實施形態5之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。實施形態5之半導體裝置’ 其冷卻器100所形成之冷卻水流路100B之圖案與實施形態1 之半導體裝置（第4圖）之流路100A不同。其他構成由於與實 施形態1之半導體裝置相同’故對於相同構成要件賦與相同 符號，省略其説明。 如第8圖所示，實施形態5之冷卻器100中，各列（第1列 至第6列）包含之散熱板110(110-1〜110-6)下所形成之流路 100B、與散熱板120U20-1〜120-6)下所形成之流路100B係不 同系統，且散熱板noUio-1〜no-6)下所形成之流路ιοοΒ並 列配置，且散熱板120〇20-1〜120-6)下所形成之流路100B 並列配置。 又，於用以冷卻以耐熱性較低之Si半導體元件構成之 IGBT10之散熱板丨10(110-1〜110-6)下所形成之流路100B， 連接有冷卻水溫度上限為65°c之冷卻系統，於用以冷卻以 耐熱性較高之SiC半導體元件構成之二極體20之散熱板 120(120-1~120-6)下所形成之流路100B，連接有冷卻水溫度 上限為95°C之冷卻系統。 如此，藉由將冷卻器1 〇〇之冷卻系統以IGBT10與二極 體20進行區分，且於IGBT10之冷卻系統流通水溫較低之冷 卻水，可有效冷卻IGBT10，且可提供抑制二極體2〇之過冷 17 201003886 卻之半導體裝置。 再者，於如此區分IGBT10與二極體20之冷卻系統之情 $ 要可確保充分的冷卻性能，亦可使任-方之冷媒為 空氣。 [實施形態6] 第9圖係顯示實施形態6之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。實施形態6之半導體裝置， 係將相鄰接之散熱板1ω彼此、及鄰接之12()彼此一體化。 又，冷郃益100所形成之冷卻水流路100C之圖案，與實施形 恶1之半導體裝置（第4圖）之流路100A不同。其他構成由於 與實施形⑹之何财置洲，Μ於洲構成要件賦與 相同符號，省略其說明。 實施形態6之散熱板110係將第3圖之散熱板110_2與 110-3、及散熱板11〇_4與11〇_5分別一體化者。 又’散熱板120係將第3圖之散熱板120-1與120-2、散熱 板120-3與120-4及散熱板12〇_5與12〇_6分別一體化者。 第10圖係概念地顯示實施形態6之半導體裝置之冷卻 器100中之冷卻水流路之圖。 所有流路100C被—體化，流入口（ΙΝ)係圖中左側之4 處，流出口（OUT)係圖中左側之3處。 藉由如此之流路l〇〇C之構成，可將IGBT10配置於流路 100C之上游側，將二極體2〇配置於流路1〇〇c之下游側。 如此，於排列有6列5行（30組）之IGBT10及二極體2〇之 杈組型電力轉換裝置群中，即使於將於行方向鄰接排列有 201003886 IGBT10之列彼此散熱板11 〇、與於行方向鄰接排列有二極 體20之列彼此散熱板120—體化之形態中，藉由於冷卻器 100之流路1 〇〇C之上游側配置以Si半導體元件構成之 IGBT10，且於下游側配置以SiC半導體元件構成之二極體 20，可有效冷卻IGBT10，且可提供抑制二極體2〇之過冷卻 之半導體裝置。 又，以上說明中之尺寸僅為一例，並非將該數值以外 之值除外之旨趣。 以上’就本發明之例示的實施形態之半導體裝置用散 熱板進行說明，但本發明不限定於具體揭示之實施形態， 於不脫離申請專利範圍下可進行各種變形及變更。 再者，本國際申請案係基於2008年5月8曰所申請之曰 本國專利申請2008-122296號主張優先權，並將曰本國專利 申請2008-122296號之全部内容援用於本國際申請案。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示貫施形悲1之半導體裝置所使用之電路構 成之圖。 第2圖係顯示實施形態1之半導體裝置之截面構造圖。 第3圖係顯示實施形態1之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裴置痒么電路之平面圖。 第4圖係顯示實施形態1之半導體裝置之冷卻器1〇〇全 體中之冷卻水流路1〇〇A之路徑之一例之圖。 第5圖係顯不實施形態2之半導體裝置之戴面構造圖。 第6圖係難示實施形態3之半導體裝置之截面構造圖。 19 201003886 第7圖係顯示實施形態4之半導體裝置之截面構造圖。 第8圖係顯示實施形態5之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。 第9圖係顯示實施形態6之半導體裝置被模組化構成電 力轉換裝置群之電路之平面圖。 第10圖係概念地顯示實施形態6之半導體裝置之冷卻 器100中之冷卻水流路之圖。 【主要元件符號說明】 1...電池 110-1...散熱板 2...電抗器 110-2…散熱板 3...升降壓轉換器 110-3...散熱板 4...平滑電容器 110-4...散熱板 5...反相器 110-5...散熱板 6...轉換器 110-6...散熱板 7...直流傳送路徑 111...焊料 10...IGBT 112...絕緣基板 20...二極體 113...導電基材 30...電動機 114...焊料 31...發電機 114a...焊料 100...冷卻器 120...散熱板 100A...流路 120-1...散熱板 100B...流路 120-2...散熱板 100C...流路 120-3...散熱板 110...散熱板 120-4...散熱板 20 201003886 120-5...散熱板 124…焊料 120-6...散熱板 124a···焊料 121...焊料 130...連接板 122...絕緣基板 140.,.側壁(框體) 123...導電基材 200...熱絕緣部 / 21

Claims (1)

  1. 201003886 七、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置，係具有： 第1積層體，係依序包含第1散熱板、第1絕緣層、 第1導電層、及第1半導體元件； 第2積層體，係依序包含第2散熱板、第2絕緣層、 第2導電層、及以與前述第1半導體不同之半導體材料形 成之第2半導體元件；及 連接部，係電連接前述第1導電層及前述第2導電 層； 且前述第1積層體與前述第2積層體係熱絕緣。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第2半導 體元件係溫度額定上限比前述第1半導體元件高之半導 體元件，且電連接前述第2半導體元件與前述第2導電層 之間之焊料係以耐熱性比電連接前述第1半導體元件與 前述第1導電層之間之焊料高的焊料材料所構成。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第2半導 體元件係溫度額定上限比前述第1半導體元件高之半導 體元件，且連接前述第2絕緣層與前述第2散熱板之間之 焊料係以耐熱性比連接前述第1絕緣層與前述第1散熱 板之間之焊料南的焊料材料所構成。 4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第2半導 體元件係溫度額定上限比前述第1半導體元件高之半導 體元件； 更進一步具有搭載前述第1散熱板及前述第2散熱 22 201003886 板之冷卻裝置； 前述第2半導體元件係於前述冷卻裝置之冷媒流路 中，較前述第1半導體元件配設於上游側。 5. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中前述第2散熱 板搭載於前述冷卻裝置上之第2區域之面積，係比前述 第1散熱板搭載於前述冷卻裝置上之第1區域之面積廣。 6. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中前述第1散熱 板與前述第2散熱板，朝前述冷卻裝置之搭載位置於高 度方向不同。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第1半導 體與前述第2半導體係以溫度額定上限不同之半導體材 料所構成。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中於前述第1 積層體與前述第2積層體之間，配設樹脂製之熱絕緣部。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第1半導 體元件係Si半導體元件，且前述第2半導體元件係SiC半 導體元件、GaN半導體元件、或金剛石半導體元件。 10. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述第1半導 體元件係反相器或轉換器所包含之IGBT，且前述第2半 導體元件係與前述IGBT成對之二極體。 11. 如申請專利範圍第10項之半導體裝置，其係構成包含前 述IGBT及前述二極體之組合之反相器或轉換器經模組 化之電力轉換裝置群。 23
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