WO2008035614A1 - Module à semi-conducteur et procédé de fabrication du module à semi-conducteur - Google Patents

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Makoto Kitabatake
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module including a semiconductor element and an electronic component, and a method for manufacturing the same.
  • a semiconductor power element semiconductor element that generates heat as a result of the operation of the semiconductor power module and becomes a high temperature as a result
  • thermal design has been carried out such as bringing the semiconductor power element into contact with the package substrate (cooling medium). Therefore, when configuring a semiconductor power module using a plurality of semiconductor power devices, it must force s contacting the respective semiconductor power device package substrate.
  • Semiconductor power modules include a module in which a semiconductor power element and a control circuit that controls the semiconductor power element or a passive element such as a capacitor are mounted on the same package substrate.
  • Patent Document 1 discloses a power converter in which a main circuit (semiconductor element) 83 and a control circuit 82 are accommodated in the same package (housing) 81 as shown in FIGS. (Semiconductor module) 80 is disclosed.
  • a plate-shaped shielding member 88 is inserted between the main circuit 83 and the control circuit 82, thereby shielding the heat and electromagnetic noise generated by the main circuit 83. Is done.
  • the shielding member 188 formed in a U-shape is arranged in the casing 81 so as to divide the casing 81 into two parts.
  • the configuration is also disclosed! In this configuration, the shielding member 188 completely covers the main circuit 83 that generates heat. Further, the shielding member 188 has a through hole, and a signal for electrically connecting the control circuit 82 or the passive element and the semiconductor power element existing outside the shielding member 188 to the through hole.
  • a line 189 or a signal line 189 for supplying a control signal from the control circuit 82 or the passive element existing outside the shielding member 188 to the semiconductor power element passes.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-235929
  • the temperature of each semiconductor power element is sufficiently radiated and the semiconductor power elements are separated from each other and arranged with a gap between them. It is necessary to prevent the rise. Therefore, the mounting surface of the package base material needs to be larger than the area obtained by adding the areas of the lower surfaces of the semiconductor power elements. Therefore, the package becomes very large, and it is difficult to reduce the size of the semiconductor power module.
  • the semiconductor power module in which a semiconductor power element and a control circuit or a passive element are mounted on the same package base material, in preparation for a case where the temperature of the mounted component rises due to the operation of the semiconductor power module, It is preferable that all mounted components be operable at the upper limit of the guaranteed temperature range of semiconductor power devices.
  • the upper limit is, for example, about 120 ° C, and there are limited control circuits or passive elements that can operate at such high temperatures. Therefore, the selection range of components to be mounted becomes narrow, and the semiconductor power module cannot be freely designed.
  • a control circuit or a passive element that can operate even at a high temperature may be expensive, which increases the cost of the semiconductor power module.
  • the present invention has been made in view of the force, and the purpose thereof is to keep a capacitor or a control circuit at a low temperature even when the semiconductor element generates heat and becomes high temperature.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor module.
  • a semiconductor module of the present invention includes a cooling medium having a mounting surface, a semiconductor element mounted on the mounting surface and generating a relatively large amount of heat during operation, and mounted on the mounting surface. And an electronic component that generates relatively little heat during operation, and a heat conductive sheet member that covers a part of the target component that is one of the semiconductor element and the electronic component.
  • the thermally conductive sheet member has a lower part that is in contact with the mounting surface and a side part that extends from the lower part and covers the first side surface of the target component, and the surface area of the lower part is 1 of the surface area of the thermally conductive sheet member. / 5 or more. Further, the other part different from the target part is arranged on the opposite side of the target part with the side portion of the heat conductive sheet member interposed therebetween.
  • the heat of the cooling medium (cooling heat) is transmitted to the entire heat conductive sheet member via the lower part. Thereby, heat separation can be performed efficiently. Further, when the target component is a semiconductor element, an increase in the temperature of the heat conductive sheet member due to heat generation of the semiconductor element can be suppressed.
  • the surface area of the lower part of the heat conductive sheet member is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member, the heat of the cooling medium (cooling heat) is efficiently transmitted to the entire heat conductive sheet member. Achieving power S
  • “covering a part of the target part” means that the surface of the target part is merely disposed so as to be in contact with a part of the target part of the heat conductive sheet member force. It also means that they are placed away! /.
  • thermal separation means that heat exchange between the semiconductor element and the electronic component is suppressed and shielded. Specifically, the semiconductor element is generated. The transmission of heat to electronic components is small.
  • “another part different from the target part” is an electronic part when the target part is a semiconductor element, and is a semiconductor element when the target part is an electronic part.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive sheet member is 400 W / (m. K) or more is preferred. More preferably, the thermally conductive sheet member is a graph item sheet.
  • the thermally conductive sheet member may further have an upper portion extending from the side portion and covering at least a part of the upper surface of the target component.
  • the lower part of the heat conductive sheet member is sandwiched between the mounting surface and the lower surface of the target component.
  • it further includes an electrode terminal and a conductive thin wire, and the conductive thin wire extends from the target part between the upper part and the lower part of the heat conductive sheet member and out of the heat conductive sheet member. Connected to the electrode terminal!
  • the lower portion of the heat conductive sheet member is disposed between the target component and the other component on the mounting surface.
  • an electrode terminal and a conductive thin wire are further provided, and the conductive thin wire extends from the target component between the upper portion of the heat conductive sheet member and the mounting surface and out of the heat conductive sheet member.
  • the electrode terminal may be connected.
  • the semiconductor module of the present invention preferably includes an insulating member interposed between the target component and the heat conductive sheet member. As a result, the force S prevents the short circuit between the target part and the heat conductive sheet member.
  • the electronic component may be arranged above the upper surface of the semiconductor element.
  • the semiconductor module of the present invention further includes a heat sink arranged between the mounting surface and the lower surface of the semiconductor element.
  • the force S can be used to release the heat generated by the semiconductor element.
  • the thermally conductive sheet member is mounted such that the first portion having an area of 1/5 or more of the surface area contacts the mounting surface of the cooling medium.
  • a step (a) of disposing the target component on the surface, a step (b) of mounting the target component that is one of the semiconductor element and the electronic component on the first portion of the thermal conductive sheet member, and the thermal conductive sheet member The step (c) of bending the heat conductive sheet member so that the second part of the target part covers the first side surface of the target part, and the other part different from the target part to the target part And (d) mounting on the opposite side across the second part of the member.
  • the second method for manufacturing a semiconductor module of the present invention includes a step (a) of mounting a target component that is one of a semiconductor element and an electronic component on a mounting surface of a cooling medium,
  • the heat conductive sheet member is bent so that the first part having an area of 5 or more is in contact with the mounting surface of the cooling medium and the second part covers the first side surface of the target part.
  • the thermally conductive sheet member can be disposed in contact with a part of the cooling medium. A part of the target part can be covered. Therefore, it is possible to provide a semiconductor module that performs heat separation efficiently.
  • the heat conductive sheet member is mounted on the mounting surface such that the first portion having an area of 1/5 or more of the surface area contacts the mounting surface of the cooling medium.
  • the fourth method for manufacturing a semiconductor module of the present invention includes a step ⁇ of mounting a semiconductor element on a mounting surface of a cooling medium and disposing an electronic component above the upper surface of the semiconductor element, and a surface area of the semiconductor element.
  • the heat conductive sheet member is bent so that the first part having an area of 1/5 or more is in contact with the mounting surface of the cooling medium and the second part covers at least part of the upper surface of the semiconductor element. And (b) disposing a conductive sheet member on the cooling medium.
  • the heat conductive sheet member can be disposed in contact with a part of the cooling medium. A part of the semiconductor element can be covered. Therefore, it is possible to provide a semiconductor module that efficiently performs heat separation.
  • a sheet portion made of a material having a thermal conductivity of 400 W / (m * K) or more is used as the thermally conductive sheet member. It is preferable to use a material.
  • the semiconductor element even when a control circuit, a passive element, or the like generates a small amount of heat and an electronic component is mounted on the same cooling medium as the semiconductor element, the semiconductor element generates heat and becomes high temperature. Electronic components can be kept at a relatively low temperature.
  • FIG. 1 (a) is a top view showing a configuration of a semiconductor module that exerts a force on the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a side view thereof.
  • Fig. 2 is a perspective view of a thermally conductive sheet member that exerts a force on the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3 (a) to 3 (d) are top views showing a method for manufacturing a semiconductor module, which focuses on the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration of a semiconductor module that is effective in the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that works in a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that can be applied to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 (a) is a top view showing a configuration of a semiconductor module that is effective in the third embodiment of the present invention
  • FIG. 7 (b) is a side view thereof.
  • Fig. 8 is a perspective view of a thermally conductive sheet member that exerts a force on a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9 (a) to 9 (c) are side views showing a method for manufacturing a semiconductor module, which focuses on the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side view showing a configuration of a semiconductor module according to a second modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the third modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the fourth modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that can be applied to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the first modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view for explaining the shape of a thermally conductive sheet member.
  • FIGS. 18 (a) and 18 (b) are side views showing a method of manufacturing the semiconductor module according to the first modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the second modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 (a) and FIG. 20 (b) are side views showing a method for manufacturing a semiconductor module according to the second modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a side view showing the configuration of a semiconductor module that is effective in the third modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 22 (a) and 22 (b) are side views showing a method for manufacturing a semiconductor module according to a third modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a side view showing a configuration of a semiconductor module of a reference example.
  • FIG. 24 (a) is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor module
  • FIG. 24 (b) is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional semiconductor module.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor module 10 according to the first embodiment
  • FIG. 1 (a) is a top view thereof
  • FIG. 1 (b) is a side view thereof.
  • the conductive thin wires 5, 5, ... are omitted.
  • FIG. 2 is a perspective view of the thermally conductive sheet member 4 in the present embodiment.
  • the semiconductor module 10 that exerts power on the present embodiment includes the cooling medium 1, the semiconductor element 3, the electronic components 2, 22, the heat conductive sheet member 4, and the conductive thin wires 5, 5,. I have.
  • the semiconductor element 3 and the electronic components 2 and 22 are respectively mounted on the mounting surface 11a of the cooling medium 1, and for example, electrode terminals 13 provided on the cooling medium 1 through the conductive thin wires 5, 5,. Is electrically connected.
  • the heat conductive sheet member 4 covers a part of the semiconductor element 3.
  • illustration of the fine electrode (bus bar) provided in the electrode terminal 13 is abbreviate
  • the cooling medium 1 has a substrate 11, and the electrode terminals 13 are provided on the mounting surface 11 a of the substrate 11 via, for example, an insulating member (not shown).
  • an insulating member not shown
  • a plurality of cooling fins 12, 12, are provided on the surface opposite to the mounting surface 11a.
  • the semiconductor element 3 is a component that generates a large amount of heat and becomes a high temperature when the semiconductor module 10 is operated.
  • the semiconductor element 3 can be a known semiconductor element without particular limitation.
  • a Schottky diode, a pn junction diode, MOSFET (metal ox semiconductor semiconductor field-effect transistor, Mi ⁇ S El (metal semiconductor field-effect transistor), J-FET (junction field effect transistor) or thyristor can be used, and the semiconductor element 3 is preferably a wide band gap semiconductor element as described later.
  • “wide band gap semiconductor” means a semiconductor whose energy difference (band gap) between the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band is 2.0 eV or more. Is a force S that can include group III nitrides such as silicon carbide (SiC), GaN′AIN, diamond, etc., and silicon carbide is preferred in this embodiment.
  • the semiconductor element 3 has four side surfaces.
  • the first side surface (first side surface) 3c is the right side surface in FIG.
  • the second side surface 3d is adjacent to the first side surface 3c, and is the front side surface of FIG.
  • the third side surface 3e is on the opposite side of the first side surface 3c, and is the left side surface in FIG.
  • the fourth side surface (not shown) exists on the opposite side of the second side surface 3d and is the back side surface in FIG.
  • an insulating member 6 made of, for example, a silicone resin is disposed between the semiconductor element 3 and the heat conductive sheet member (detailed later) 4.
  • an electrode is often provided on the upper surface of a semiconductor element.
  • the heat conductive sheet member 4 is made of a material having not only heat conductivity but also conductivity! / If the heat conductive sheet member 4 comes into contact with the electrode, a short circuit occurs at the contact point. appear. However, if the insulating member 6 is interposed, the contact between the heat conductive sheet member 4 and the electrode can be avoided, and the occurrence of a short circuit can be prevented.
  • Each of the electronic components 2 and 22 generates little heat even when the semiconductor module 10 is operated. Therefore, it is a component that does not become so high, for example, a control element having a control circuit for controlling the semiconductor element 3 or a passive element such as a resistor, a coil, or a capacitor.
  • the electronic components 2 and 22 are not limited to electronic components used at high temperatures, and various commercially available electronic components can be used. For example, various commercially available capacitors can be used as the capacitor, from a chip capacitor to a large-capacity electrolytic capacitor or film capacitor.
  • the electronic component 2 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with a side portion 4c (described later) of the heat conductive sheet member 4 therebetween.
  • the electronic component 22 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 across the electronic component 2! /.
  • thermally conductive sheet member 4 will be described in detail. First, the structure of the heat conductive sheet member 4 is shown.
  • the heat conductive sheet member 4 that exerts a force on the present embodiment has one end in the longitudinal direction (hereinafter simply referred to as “one end of the heat conductive sheet member”) 41 and the other end in the longitudinal direction (hereinafter simply referred to as “thermal conductivity").
  • the other end of the adhesive sheet member ”) is bent so as to be close to the extent that 42 does not contact, and has an upper portion 4a, a lower portion 4b, and a side portion 4c. Since the upper part 4a exists on the other end 42 side and the lower part 4b exists on the one end 41 side, the upper part 4a exists without contacting the lower part 4b. Further, the side portion 4c exists between the upper portion 4a and the lower portion 4b and is a portion formed by bending the heat conductive sheet member 4 as described above. Projecting away from 3c.
  • the upper part 4a covers the upper surface 3a of the semiconductor element 3, the lower part 4b is interposed between the lower surface 3b of the semiconductor element 3 and the mounting surface 11a, and the side part 4c is the first part of the semiconductor element 3. 1 Covers side 3c.
  • the heat (cooling heat) of the cooling medium 1 is sufficiently transmitted through the lower portion 4b over the entire heat conductive sheet member 4. Therefore, even if the semiconductor element 3 generates heat and becomes high temperature due to the operation of the semiconductor module 10, the temperature of the heat conductive sheet member 4 can be kept relatively low (for example, the temperature of the cooling medium 1).
  • the heat generated by the semiconductor element 3 can be prevented from being transmitted to the opposite side across the side portion 4c of the heat conductive sheet member 4, and the temperature rise of the electronic components 2 and 22 can be prevented. .
  • the power S is used to efficiently perform heat separation.
  • a part of the heat of the cooling medium 1 is transmitted to the semiconductor element 3 through the lower part 4b. Therefore, the temperature rise of the semiconductor element 3 can be suppressed.
  • the surface area of the lower part 4b is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4 as will be described later, the heat of the cooling medium (cooling heat) can be efficiently transferred to the entire heat conductive sheet member 4. Can do.
  • the heat conductive sheet member 4 is bent so that the other end 42 does not come into contact with the end 41, so that the semiconductor element is formed between the upper portion 4a and the lower portion 4b from 4d. You can see 3, the second side surface 3d, the third side surface 3e and the fourth side surface.
  • This region 4d is a region existing between the upper part 4a and the lower part 4b when bent close enough to the other end 42 not to contact the one end 41 of the heat conductive sheet member 4, and the heat conductive sheet member 4 It is not an area formed by perforating.
  • the through holes for passing the conductive thin wires 5, 5, can be provided between the upper portion 4a and the lower portion 4b without being formed on the heat conductive sheet member 4.
  • the upper portion 4a of the heat conductive sheet member 4 is not in contact with the lower portion 4b on the front side, the rear side, and the left side in FIG. 1 (b).
  • the upper portion 4a of the heat conductive sheet member 4 is formed of the conductive thin wires 5, 5,.
  • it may be in contact with the lower part 4b.
  • the thermal conductive sheet member 4 is bent so that it does not contact the conductive thin wires 5, 5, ...!
  • thermal conductivity thermal conductivity, thermal diffusivity, etc.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive sheet member 4 is 400 W / (m'K) or more in the plane direction of the sheet.
  • the force S is preferably 800 W / (m'K) or more.
  • the force S is most preferable, and it is 8 W / (m'K) or more and 15 W / (m-) or less in the thickness direction of the sheet. preferable.
  • the thermal conductivity has a large anisotropy.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the sheet is 1 / of the thermal conductivity in the plane direction of the sheet. It is preferably 20 or less.
  • thermal diffusivity thickness of the thermally-conductive sheet member 4 is less than 0.025 mm or 0.3 mm is at 3 X 10- 4 m 2 / s or more 10 X 10- 4 m / s is preferred.
  • thermal conductivity of 390 W / (m. K) is about
  • thermal diffusivity is approximately 1.4 X 10- 4 m / s.
  • the aluminum the thermal conductivity of 230 W / (m * K) about a thermal diffusivity Chiritsu force S0.9 X 10- 4 m 2 / s approximately. Therefore, the thermal conductivity in the planar direction of the thermal conductive sheet member 4 is larger than the thermal conductivity of copper or aluminum, and the thermal diffusivity of the thermal conductive sheet member 4 is larger than the thermal diffusivity of copper or aluminum.
  • the heat conductive sheet member 4 is used as a partition member that divides the temperature region, and the cooling medium 1 that conveys the temperature of the cooling medium 1 that is not used to dissipate the heat generating element (semiconductor element 3) is cold. Used as a heat separation sheet member. Therefore, the use of the heat conductive sheet member 4 in the present invention is completely different from the conventional use.
  • the thermal conductivity in the plane direction of the sheet is 400 W / (m-K), and the thermal conductivity in the thickness direction of the sheet is 20 W / (m 'K).
  • the amount of heat transmitted through the thermally conductive sheet member W is the heat of the sheet member.
  • the conductivity is TC (W / mK)
  • the cross-sectional area of the sheet member in the direction perpendicular to the heat conduction direction is S (m 2 )
  • the temperature difference is K (° ⁇ )
  • the length is LL (m).
  • W2 is 5 times W1.
  • the heat conductive sheet member 4 can transmit a heat amount 5 times as large as that in the plane direction of the sheet in the thickness direction of the sheet.
  • the area in the thickness direction of the sheet is the plane direction of the sheet. 1/5 of the area is sufficient.
  • the heat (cooling heat) of the cooling medium 1 is first transmitted to the lower part 4b as described above, and then from the lower part 4b to the side part 4c and the upper part 4a. Are transmitted in order. That is, the heat of the cooling medium 1 is first transferred in the thickness direction of the heat conductive sheet member 4 (transfer to the lower part 4b) and then transferred in the plane direction of the heat conductive sheet member 4 (from the lower part 4b to the side part). 4c and transmission to upper 4a).
  • the area in the thickness direction of the sheet should be 1/5 of the area in the plane direction of the sheet, so the surface area of the lower part 4b is the surface area of the heat conductive sheet member 4. If it is about 1/5, the heat of the cooling medium 1 can be transmitted to the whole heat conductive sheet member 4.
  • the surface area of the lower part 4b is preferably 1/5 of the surface area of the heat conductive sheet member 4, but considering the heat contact, it is 1/4 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4. More preferably, it is 1/3 or more of the surface area of the preferred heat conductive sheet member 4.
  • the surface area of the lower portion 4b is small. Based on the above, taking into account the requirements for the heat transfer efficiency of cooling medium 1 (cooling efficiency of cooling medium 1), the demand for miniaturization of semiconductor module 10, and the usage situation, 1/5 is used as the reference value. It is preferable to determine the ratio of the surface area.
  • the surface area of the lower part 4b is necessarily the total surface area of the thermally conductive sheet member 4. It is thought that it will be more than 1/5.
  • the heat conductive sheet member 4 is preferably made of a material having the above heat conductivity. Most preferably, it consists of a 1S graphite sheet.
  • the graphite sheet has excellent thermal conductivity and conductivity! /. Therefore, if the graphite sheet is used as the thermal conductive sheet member 4, the semiconductor element 3 can only block the heat generated by the semiconductor element 3. This is because the noise of electromagnetic waves generated by this switching can be absorbed, and as a result, the noise generated by the semiconductor element 3 can be reduced.
  • the thermal conductivity in the plane direction of the sheet and the thermal conductivity in the thickness direction of the sheet are within the above range, that is, the thermal conductivity in the plane direction of the sheet is 400 W. / (m'K) or more, usually about 800 W / (m'K), and about 1600 W / (m'K) for the best graphite sheet.
  • the rate is 8 W / (m′K) or more and 15 W / (m′K) or less, so the thermal conductivity anisotropy of the graphite sheet is large.
  • FIGS. 3A to 3D are top views showing a method for manufacturing the semiconductor module 10.
  • the heat conductive sheet member 4 is disposed on the mounting surface 11a of the cooling medium 1 (step (a)). Then, the one end 41 side of the heat conductive sheet member 4 (to be precise, the portion (first portion) having an area of 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4 in the one end 41 side) is cooled. Adhere to the mounting surface 11a of medium 1.
  • the graphite sheet is bonded to the mounting surface via a carbonized metal.
  • a metal such as Ti, Mo, or W is vapor-deposited on the lower surface of the graphite sheet, and the interface between the deposited metal and the graphite sheet is heated and carbonized.
  • the metal layer is formed on the lower surface of the graph sheet via the carbonized layer.
  • a graph eye sheet is disposed so that the metal layer is in contact with the mounting surface 11a, and is crimped to the mounting surface 11a. As a result, the graphite sheet can be securely bonded to the mounting surface.
  • solder may be used instead of pressure bonding. Specifically, first, a metal layer made of a metal that is compatible with solder (for example, A1 or Cu) and a metal that can form a carbide layer (for example, Ti, Co, etc.) are deposited on the lower surface of the graphite sheet, A carbonized layer is formed by carbonizing the interface between the deposited metal and the graphite sheet. Thereafter, a solder layer may be provided on the upper surface of the metal layer, and the graph sheet may be arranged so that the solder layer contacts the mounting surface 11a.
  • solder for example, A1 or Cu
  • the semiconductor element 3 is mounted on the first portion of the heat conductive sheet member 4 (step (b)). At this time, the semiconductor element 3 is mounted such that the third side surface 3e is disposed closer to the one end 41 side of the heat conductive sheet member 4 than the first side surface 3c.
  • the semiconductor element 3 and the electrode terminal 13 provided in the cooling medium 1 are electrically connected using the conductive thin wires 5, 5,.
  • the conductive thin wires 5, 5,... are disposed across the portions 4i, 4i around the second and fourth side surfaces of the heat conductive sheet member 4, respectively.
  • the insulating member 6 is injected into the upper surface 3a of the semiconductor element 3 to cover the upper surface 3a. At this time, it is preferable to inject the insulating member 6 so as to cover not only the upper surface 3a of the semiconductor element 3 but also the conductive thin wires 5, 5,.
  • the other end 42 of the heat conductive sheet member 4 is lifted, and the heat conductive sheet member 4 is placed so that the other end 42 is located above the end 41. Bend (process (c)). At this time, it is preferable that the other end 42 of the heat conductive sheet member 4 is not in contact with the one end 41.
  • the second portion (in this embodiment, the side portion 4c) of the heat conductive sheet member 4 covers the first side surface 3c of the semiconductor element 3.
  • the electronic component 2 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the side portion 4c of the thermally conductive sheet member 4 being separated (step (d)).
  • the electronic component 22 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the electronic component 2 therebetween. Then, the electronic components 2, 22 and the electrode terminal 13 provided on the cooling medium 1 are electrically connected using the conductive thin wires 5, 5,. Thereby, it is possible to produce the semiconductor module 10 shown in FIG.
  • thermally conductive sheet member is provided! /, NA! /, A conventional semiconductor module and a figure.
  • semiconductor module 10 that is effective in the present embodiment will be described in comparison with the semiconductor module 70 shown in FIG. 23 (hereinafter referred to as “semiconductor module of reference example”) 70. Also, with semiconductor elements The difference between using a Si device and using a wide bandgap semiconductor device will be described. First, the advantages of the semiconductor module 10 that are effective in the present embodiment will be described.
  • the heat generated by the semiconductor element is diffused and transmitted around the semiconductor element. For this reason, when electronic components are mounted around the semiconductor element, the temperature of the electronic components increases. In order to prevent the temperature of the electronic component from rising, it is conceivable that the electronic component is arranged at a position sufficiently away from the semiconductor element so that the heat generated by the semiconductor element is not transmitted. However, if the electronic components are arranged in this way, the semiconductor module is increased in size. Also, when electrically connecting a semiconductor element and an electronic component using a conductive thin wire, if the electronic component is placed at a position sufficiently away from the semiconductor device, the conductive thin wire becomes long and cannot be ignored! / A large resistance is generated in the conductive thin wire. As a result, a loss occurs in the conductive thin wire.
  • the heat conductive sheet member 74 is provided only between the mounting surface 11 a of the cooling medium 1 and the lower surface 3 b of the semiconductor element 3. In this case, since heat from the cooling medium 1 (cooling heat) is transmitted to the semiconductor element 3, the surface area of the heat conductive sheet member 74 is sufficiently large compared to the area of the lower surface 3b of the semiconductor element 3! / The temperature rise due to heat generated from the semiconductor element 3 can be reduced. However, as in the conventional semiconductor module, the heat generated by the semiconductor element 3 is diffused and transmitted.
  • the temperature of the electronic components arranged around the semiconductor element is increased, and in order to avoid the temperature increase, the large size of the semiconductor module is required. In addition to incurring higher costs and higher costs, it also incurs losses in long conductive wires.
  • the heat conductive sheet member 4 efficiently performs the heat separation, so that the temperature rise around the semiconductor element 3 is suppressed.
  • the thermal conductivity of Si does not show such a large value
  • the semiconductor module when a Si element is used as a semiconductor element, the semiconductor module generates heat generated by passing a current through the Si element during operation. It is preferable that the thermal design is performed so that the heat generated by the Si element is efficiently released.
  • the temperature of the Si element exceeds S150 ° C, the semiconductor characteristics will be weakened, and it will not function as a current control element, so there is a danger.
  • the heat density is preferable so that the density is high! / And the temperature at the part does not exceed 150 ° C.
  • the current density inside the Si element during operation is 10 X 10 4 A / m 2 or more
  • heat generation from the Si element becomes remarkable, and the above-described thermal design is essential.
  • the Si element when a Si element is used as a semiconductor element, a heat release path must be considered in the thermal design, and the Si element must be brought into contact with a cooling medium serving as a heat release path.
  • the Si element is directly bonded to the package substrate by solder or the like using a method called die bonding.
  • the plurality of Si elements are two-dimensionally arranged on the mounting surface 11a of the package substrate so as not to overlap each other. Therefore, the area of the mounting surface 11a of the package base material becomes large, leading to an increase in the size of the semiconductor module.
  • Si element is used as a semiconductor element, it is not only Si-MOSFET but also Si-IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in the operation at a current density of 50 X 10 4 A / m 2 or more. Since heat generation due to loss increases, it is difficult to keep the semiconductor module operating while maintaining the allowable temperature of the Si element at around 150 ° C.
  • Si-MOSFET is a MOSFET formed using Si as a semiconductor material
  • SHGBT is an IGBT formed using Si as a semiconductor material.
  • SHGBT can reduce the electrical resistance by an order of magnitude or more compared to S-MOSFET.
  • IGBT electrical resistance of IGBT decreases with increasing temperature. For this reason, if the IGBT is operated at a constant voltage, the amount of current flowing through the semiconductor element increases, leading to a further increase in the amount of heat generated in the IGBT, and thermal runaway may cause destruction of the IGBT in some cases. This is observed as a breakdown due to current concentration inside one SHGBT, or as a breakdown due to current concentration on one of multiple SHGBTs connected in parallel.
  • the present invention is particularly effective when the wideband gap semiconductor element is miniaturized.
  • the wide band gap semiconductor element when the wide band gap semiconductor element is downsized, the amount of heat generated from the wide band gap semiconductor element increases.
  • the electronic component In the conventional semiconductor module, when the wide band gap semiconductor element is miniaturized, the electronic component must be arranged further away from the wide band gap semiconductor element. The heat from the wide band gap semiconductor element is transferred to the electronic component. As described above, in the conventional semiconductor module, the size of the wide band gap semiconductor element is reduced in order to reduce the size of the semiconductor module, but the size of the module is increased.
  • the semiconductor module according to the present embodiment when the wide band gap semiconductor element is downsized, the heat from the wide band gap semiconductor element is obtained even if the electronic component is mounted near the wide band gap semiconductor element. Is not transmitted to electronic components.
  • the electronic component can be mounted close to the semiconductor element, so that the semiconductor module can be downsized. Can do.
  • the thermal conductivity of silicon carbide (SiC) is 49. It is about 0 W / (m ′ K), and the thermal conductivity of diamond is about 2000 W / (m ⁇ ).
  • SiC silicon carbide
  • the thermal conductivity of diamond is high, the efficiency of heat release from the semiconductor element is increased, and as a result, an increase in temperature at a high current density portion in the semiconductor element can be suppressed.
  • a MOSFET formed using a Si element as the semiconductor element is used with the same breakdown voltage.
  • a loss of half or less can be realized. Such low loss can be expected to reduce the amount of heat generated by the semiconductor element.
  • MOSFET composed of a wide bandgap semiconductor element when MOSFET composed of a wide bandgap semiconductor element is used as a semiconductor element, high breakdown voltage and low loss can be achieved that surpasses the case where an IGBT composed of a Si element is used as the semiconductor element. Therefore, the high-speed performance of the MOSFET can be used for high-voltage, large-current control. In other words, if a MOSFET composed of a wide band gap semiconductor element is used as the semiconductor element, switching loss that occurs when the response speed of the semiconductor element is slower than the switching time of the semiconductor element can be reduced.
  • a MOSFET is formed using a wide band gap semiconductor element as a semiconductor element, the ability to suppress heat generation of the semiconductor element even when a current density of 50 X 10 4 A / m 2 or more flows. As a result, the semiconductor module can be operated satisfactorily. Therefore, in a semiconductor module, it is preferable that at least one active region of a plurality of semiconductor elements is constituted by a wide band gap semiconductor element. Such a semiconductor module has a capacity of 50 ⁇ 10 4 A / m 2 or more. It is preferable to apply when a current having a current density flows.
  • the present inventors have confirmed the following. That is, when a MOSFET is formed using a wide band gap semiconductor element as the semiconductor element, the force S when the wide band gap semiconductor element is kept at a high temperature by operating at a current density of 50 X 10 4 A / m or more, Wide bandgap than when keeping wide band gap semiconductor elements at low temperatures
  • the electrical resistance of the semiconductor device increases.
  • M0SFETs are often operated at a constant voltage! /, So when the electrical resistance increases as a result of the wide bandgap semiconductor element becoming hot, the amount of current flowing through the wide bandgap semiconductor element decreases. The Therefore, the amount of heat generated in the MOSFET is reduced.
  • the inventor of the present application has found that if the semiconductor element is a semiconductor element made of silicon carbide (4H-SiC among them), compared with other wide bandgap semiconductor elements, low loss, stability and It has been confirmed that it is excellent in terms of reliability. The present inventor believes that this is due to the fact that low defect density wafers are supplied and that problems such as dielectric breakdown due to defects in the crystal are unlikely to occur! /!
  • the semiconductor module 10 that is effective in this embodiment can efficiently perform heat separation
  • the electronic component 2 can be mounted closer to the semiconductor element 3 than the conventional module. Therefore, it is possible to reduce the size of the module, and further, it is possible to reduce the cost of the module and improve the productivity.
  • thermally conductive sheet member 4 has a lower portion 4b, a semiconductor module
  • the heat conductive sheet member 4 can be kept at substantially the same temperature as the cooling medium 1. Since the heat conductive sheet member 4 has the side portions 4c, the transfer of heat to the electronic components 2 and 22 can be suppressed. Since the heat conductive sheet member 4 has the upper part 4a, not only heat separation but also electromagnetic wave noise can be absorbed. In other words, heat separation can be performed even if the heat conductive sheet member 4 does not have the upper part 4a, but the heat conductive sheet member 4 has the upper part 4a! / Can be performed more efficiently and electromagnetic noise can be absorbed. Therefore, the heat conductive sheet member 4 may have a shape shown in first and second modifications described later.
  • the conductive thin wires 5, 5 are passed through 4d. ,... Can be provided, so that the conductive thin wires 5, 5,.
  • the manufacturing time of the semiconductor module 10 can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
  • the heat conductive sheet member only needs to be bent so as to approach a certain part (first part) 1S and the other part (second part).
  • first part first part
  • second part second part
  • it may be bent so that the other end in the short direction approaches one end in the short direction, or may be bent so that one end in the long direction approaches one part in the middle in the longitudinal direction.
  • FIG. 4 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 110 that is effective in the first modification of the first embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the heat conductive sheet member 114 has a lower portion 114b and a side portion 114c, V, and has an upper portion! /, N! / ,. In this way, the heat conductive sheet member 114 has the upper part! /, And since it has at least the side part 114c, the transfer of heat to the electronic components 2 and 22 can be suppressed. It is possible to fiel heat separation.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 110 which is effective in this modification, is substantially the same as the manufacturing method described in the first embodiment. However, in the process of bending the thermally conductive sheet member 114, the one end 41 side becomes the lower portion 114b and the other end. The heat conductive sheet member 114 is bent so that the 42 side becomes the side portion 114c.
  • FIG. 5 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 210 that is effective in the second modification of the first embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the thermally conductive sheet member 214 has the force S having the upper part 214a, the lower part 214b, and the side part 214c as described in the first embodiment, and the upper part 214a It does not cover the entire upper surface 3a.
  • heat separation can be performed even if the heat conductive sheet member 214 does not cover the entire upper surface 3a of the semiconductor element 3, heat separation can be performed.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 210 which is the force of this modification, is substantially the same as the manufacturing method described in the first embodiment. However, in the process of bending the thermally conductive sheet member 214, one end side becomes the lower portion 214b, and the like. The heat conductive sheet member 214 is bent so that the end side becomes the upper part 214a.
  • FIG. 6 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 20 according to the second embodiment. In the figure, the conductive thin wires are omitted.
  • the target component is the electronic component 2 and the other component different from the target component is the semiconductor element 3. That is, the heat conductive sheet member 4 covers a part of the electronic component 2 instead of the semiconductor element 3. This is specifically shown below.
  • the thermally conductive sheet member 4 has an upper portion 4a, a lower portion 4b, and a side portion 4c as in the first embodiment.
  • the upper portion 4a covers the upper surface 2a of the electronic component 2.
  • the lower part 4b is sandwiched between the lower surface 2b of the electronic component 2 and the mounting surface 11a, and its surface area is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4 as in the first embodiment.
  • the side portion 4c covers the first side surface (first side surface) 2c of the electronic component 2.
  • the semiconductor element 3 is mounted on the opposite side of the electronic component 2 across the side portion 4c of the heat conductive sheet member 4, and the electronic component 22 is mounted on the electronic component 2 with respect to the semiconductor element 3. It is mounted on the opposite side across 2.
  • the semiconductor element 3 since the semiconductor element 3 is not covered by the heat conductive sheet member 4, the heat generated by the semiconductor element 3 is diffused and transmitted to the surroundings. However, a part of the electronic component 2 is covered with the heat conductive sheet member 4, and the surface area of the lower part 4b is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4 as in the first embodiment. It is possible to efficiently transfer the heat (cooling heat) of the medium to the entire heat conductive sheet member 4. Therefore, the heat generated by the semiconductor element 3 can be prevented from being transmitted to the electronic component 2. Furthermore, since the electronic component 22 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the electronic component 2 therebetween, the heat generated by the semiconductor element 3 can also be prevented from being transmitted to the electronic component 22. In other words, even the semiconductor module 20 that is the power of this embodiment can be measured by the power of efficiently performing heat separation.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 20 that is effective in the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method of the semiconductor module 10 described in the first embodiment, but the process shown in FIG. 3 (b) of the first embodiment. Then, not the semiconductor element 3 but the electronic component 2 is arranged on the one end 41 side of the heat conductive sheet member 4, and no insulating member is provided in the step shown in FIG. 3 (c). In the process shown in Fig. 3 (d), The heat conductive sheet member 4 is bent so that the other end 42 is placed on the end 41, and then the semiconductor element 3 is separated from the electronic component 2 by the side 4c of the heat conductive sheet member 4. Mount on the opposite side.
  • the semiconductor module 20 that is effective in the present embodiment is the same as the above embodiment.
  • this embodiment may have the following configuration.
  • the cooling medium 1 may not have a very good cooling capacity.
  • the cooling medium 1 uses a metal cooling medium that preferably has an excellent cooling capacity. It is preferable to have a high thermal conductivity.
  • the semiconductor module according to the present embodiment may not include an insulating member as shown in FIG. This is because, in many cases, electrodes are not provided on the upper surface of the electronic component, so even if a part of the heat conductive sheet member contacts the upper surface of the electronic component, there is a risk that a short circuit will occur at the contact point. This is because it is extremely low.
  • an insulating member may be interposed as in the first embodiment.
  • the heat conductive sheet member does not have to have an upper portion as shown in Fig. 4 in the first embodiment, and a part of the upper surface of the electronic component as shown in Fig. 5 in the same embodiment. May be covered.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the semiconductor module 30 according to the third embodiment, FIG. 7 (a) is a top view thereof, and FIG. 7 (b) is a side view thereof. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • FIG. 8 is a perspective view of the thermally conductive sheet member 4 in the present embodiment.
  • the heat conductive sheet member 4 covers not only the first side surface 3c but also the third side surface 3e of the semiconductor element 3 as in the first embodiment. Yes. Below, the heat conductive sheet member 4 in this embodiment is shown concretely.
  • the thermally conductive sheet member 4 in this embodiment is covered from above the semiconductor element 3 so that one end 41 side and the other end 42 side thereof are in contact with the mounting surface 11a. 4b, lower part 4b, side part 4c, and second side part 4e.
  • the upper portion 4a exists in the center in the longitudinal direction of the heat conductive sheet member 4, and covers the upper surface 3a of the semiconductor element 3 as in the first embodiment.
  • the lower part 4b and the lower part 4b are respectively arranged outside the semiconductor element 3 on the mounting surface, and are present on the one end 41 side and the other end 42 side of the thermally conductive sheet member 4, respectively.
  • the side part 4c and the second side part 4e are respectively present between a part of the upper part 4a and the lower part 4b and the lower part 4b, as in the first embodiment, and the side part 4c is the first side surface of the semiconductor element 3. 3c is covered, and the second side portion 4e covers the third side surface 3e of the semiconductor element 3.
  • the heat of the cooling medium 1 (cooling heat) is first transmitted to the lower part 4b and the lower part 4b, then to the side part 4c and the second side part 4e, respectively, and then to the upper part 4a.
  • the heat of the cooling medium 1 is transmitted from the one end 41 and the other end 42 of the heat conductive sheet member 4 to the center in the longitudinal direction.
  • the total surface area of the two lower parts 4b and 4b is the total surface area of the heat conductive sheet member 4 as described in the first embodiment. It is preferably 1/5 or more.
  • the upper part 4a exists away from the mounting surface 11, and the conductive thin wires 5, 5, ... are provided between the upper part 4a and the mounting surface 11 through 4d. Therefore, the conductive thin wires 5, 5,... Can be provided without providing holes in the heat conductive sheet member 4 as in the first embodiment.
  • the upper portion 4a of the heat conductive sheet member 4 is not in contact with the mounting surface 11a on both the near side and the far side in FIG. 7 (b). However, for example, when the conductive thin wires 5, 5, 5,... Are provided only on the front side in FIG. 7 (b), the upper part 4a of the heat conductive sheet member 4 contacts the mounting surface 11a on the back side in the figure. It may be. The heat conductive sheet member 4 only needs to be bent so as not to contact the conductive thin wires 5, 5,.
  • FIGS. 9A to 9C are top views showing a method for manufacturing the semiconductor module 30 according to the present embodiment.
  • the semiconductor element 3 is fixed to the mounting surface 11a of the cooling medium 1 using a conductive adhesive (not shown) such as solder (step (a)). . Thereafter, the electrode terminals (not shown) provided on the cooling medium 1 are electrically connected to the semiconductor element 3 using conductive thin wires (not shown). Connect.
  • a conductive adhesive such as solder
  • the insulating member 6 is injected into the upper surface 3a of the semiconductor element 3 to cover the upper surface 3a and the conductive thin wire. Thereafter, the thermally conductive sheet member 4 is brought closer from the direction of the arrow shown in the figure, and the thermally conductive sheet member 4 is placed on the insulating member 6 (step (b)).
  • one end 41 side and the other end 42 side of the thermal conductive sheet member 4 are brought into contact with the mounting surface 11a, while the entire thermal conductive sheet member 4 is not brought into contact with the conductive thin wire (not shown). Do it. Note that it is preferable that the one end 41 side and the other end 42 side of the heat conductive sheet member 4 are bonded to the mounting surface 11a using the bonding method described in the first embodiment.
  • the area of the portion (first portion) in contact with the mounting surface 11a of the heat conductive sheet member 4 is equal to the surface area of the heat conductive sheet member 4.
  • the heat conductive sheet member 4 is placed on the insulating member 6 so that it becomes 1/5 or more.
  • the electronic component 2 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the side portion 4c of the thermally conductive sheet member 4 being separated (step (c)).
  • the electronic component 22 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the electronic component 2 therebetween.
  • the electronic components 2 and 22 and the electrode terminals (not shown) provided on the cooling medium 1 are electrically connected to each other using conductive thin wires (not shown). Thereby, it is possible to manufacture the semiconductor module 30 shown in FIG.
  • the semiconductor module can efficiently perform heat separation even if the heat conductive sheet member does not have an upper portion. Therefore, the structure shown in the following modified examples may be sufficient as a heat conductive sheet member.
  • FIG. 10 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 130 that is effective in the first modification of the third embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the heat conductive sheet member 134 has a lower portion 134b and side portions 134c.
  • the side part 134c covers the first side surface 3c of the semiconductor element 3, and the lower part 134b extends from the side part 134c.
  • the electronic component 2 is mounted on the opposite side of the semiconductor element 3 with the side portion 134c therebetween.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 130 which is the power of this modification, is substantially the same as the manufacturing method described in the third embodiment. However, in the process of bending the thermally conductive sheet member 134, one end becomes the lower portion 134b and the other end is The heat conductive sheet member 134 is bent so as to be the side part 134c.
  • FIG. 11 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 230 that is effective in the second modification of the third embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the thermally conductive sheet member 234 has an upper part 234a, one lower part 234b, and a side part 234c.
  • the upper part 234a covers the entire upper surface 3a of the semiconductor element 3.
  • the side portion 234c extends from the upper portion 234a and covers the first side surface 3c of the semiconductor element 3.
  • the lower portion 234b extends from the side portion 234c and contacts the mounting surface 11a.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 230 which is the force of this modification, is substantially the same as the manufacturing method described in the third embodiment. However, in the process of bending the heat conductive sheet member 234, one end becomes the lower portion 234b and the other end The heat conductive sheet member 234 is bent so as to be the upper part 234a.
  • FIG. 12 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 330 that is effective in the third modification of the third embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the heat conductive sheet member 334 has an upper part 334a, one lower part 334b, a side part 334c, and a second side part 334e.
  • the upper part 334a covers the entire upper surface 3a of the semiconductor element 3.
  • the side portion 334c extends from the upper portion 334a so as to cover the first side surface 3c of the semiconductor element 3, and the second side portion 334e extends from the upper portion 33 4a so as to cover the third side surface 3e of the semiconductor element 3. Yes.
  • the lower part 334b is connected to the mounting surface 11a from the second side part 334e. It extends.
  • the heat conductive sheet member 334 does not have a lower portion extending from the side portion 334c. Even in such a case, if the surface area of the lower portion 334b is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 334, the cooling heat of the cooling medium 1 can be transmitted to the heat conductive sheet member 334. Therefore, heat separation can be performed efficiently.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 330 which focuses on this modification, is substantially the same as the manufacturing method described in the third embodiment. However, in the step of bending the heat conductive sheet member 334, one end becomes the side portion 334c. The heat conductive sheet member 234 is bent so that becomes the lower part 334b.
  • FIG. 13 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 40 that is effective in the fourth modification of the third embodiment.
  • the target component is the electronic component 2.
  • the semiconductor module 40 is an embodiment
  • the shape of the heat conductive sheet member 4 is the first to third modifications of the third embodiment.
  • the shape shown in the example may be used.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a semiconductor module 50 according to the fourth embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the semiconductor module 50 that has the power of this embodiment includes a heat sink 7. This is specifically shown below.
  • the heat sink 7 in the present embodiment is, for example, a plate made of GaN or Al 2 O force,
  • the heat conductive sheet member 4 is a force contacting the mounting surface 11a of the cooling medium 1 and the lower surface 7b of the heat sink 7 Semiconductor element 3 There is no direct contact. Therefore, as compared with the case where the heat conductive sheet member 4 is in direct contact with the semiconductor element 3 as in the first or third embodiment, the heat conductive sheet member 4 has a smaller cooling capacity than the cooling medium 1. Temperature rise can be prevented.
  • the heat sink 7 is made of an insulating material (eg, GaN or Al 2 O 3), a semiconductor
  • the semiconductor module 50 which is effective in the present embodiment, can exhibit not only a heat shielding effect but also a noise shielding effect.
  • the manufacturing method of the semiconductor module 50 which is the power of the present embodiment, is substantially the same as the manufacturing method of the semiconductor module 10 of the first embodiment.
  • the present embodiment may have the following configuration.
  • the heat sink 7 may be provided in the semiconductor module 30 according to the third embodiment.
  • the heat sink 7 may be interposed between the lower surface 3b of the semiconductor element 3 and the mounting surface 11a. preferable. Thereby, as described above, the force S that diffuses the heat generated by the semiconductor element 3 in the heat radiating plate 7 can be diffused, and the temperature rise of the semiconductor element 3 can be suppressed.
  • the heat sink 7 is mounted on the lower surface 3b of the semiconductor element 3 even when the target component is the electronic component 2 as in the fourth modification of the second embodiment and the third embodiment. It may be interposed between the surface 11a. As a result, the heat generated by the semiconductor element 3 can be diffused in the heat radiating plate 7, so that when the heat radiating plate 7 is not provided as in the second variation and the fourth modification of the third embodiment. In comparison, the temperature of the semiconductor element 3 can be prevented from rising.
  • the heat conductive sheet member does not need to have an upper portion as shown in the first modification of the first embodiment (Fig. 4) (second modification of the same embodiment ( As shown in Fig. 5), the upper part may cover a part of the upper surface of the semiconductor element. Further, the heat conductive sheet member may have the shape shown in the third embodiment and its modification.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of a semiconductor module 60 according to the fifth embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the semiconductor module 60 according to the present embodiment differs in the relative positional relationship between the force electronic component 2 and the semiconductor element 3 that are substantially the same as those of the semiconductor module 50 according to the fourth embodiment. This is specifically shown below.
  • the support pillar 61 is provided on the mounting surface 11a of the cooling medium 1, and the second substrate 62 is the substrate 1 of the cooling medium 1 on the support 61. It is fixed to be approximately parallel to 1.
  • the electronic component 2 is mounted on the second substrate 62.
  • the support 61 and the second substrate 62 may be made of substantially the same material (metal) as the cooling medium 1 or may be made of a material different from the cooling medium 1 (for example, resin). This is because the electronic component 2 is provided on the second substrate 62, so that the support 61 and the second substrate 62 do not have to have a cooling function.
  • the thermally conductive sheet member 4 in the present embodiment covers a part of the semiconductor element 3 as described in the first and fourth embodiments. Therefore, heat separation can be performed efficiently, so that heat transfer to the electronic component 2 can be suppressed even if the electronic component 2 is disposed above the semiconductor element 3 as shown in FIG.
  • the semiconductor module 60 according to the present embodiment can be manufactured according to the manufacturing method described in the first embodiment.
  • the semiconductor module may not include the heat sink 7 as described in the first to third embodiments. Further, the semiconductor module may have a configuration shown in the following modified example.
  • FIG. 16 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 160 that is effective in the first modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a view for explaining the shape of the upper part 164a of the heat conductive sheet member 164.
  • the conductive thin wires are omitted.
  • the insulating member, the heat radiating member, and the cooling fins for the cooling medium 1 are omitted for the sake of clarity.
  • the upper portion 164a of the thermally conductive sheet member 164 is different from that in the fifth embodiment.
  • the entire upper surface 3a of the conductor element 3 is not covered. This is specifically shown below.
  • the upper collar 164a exists in a third area 163 (shaded area shown in FIG. 17) sandwiched between the first area 161 and the second area 162.
  • the first region 161 is a region formed by connecting the first side surface (first side surface) 3c of the semiconductor element 3 and the first side surface (first side surface) 2c of the electronic component 2 to the second side 161.
  • the region 162 is a region formed by connecting the third side surface (second side surface) 3e of the semiconductor element 3 and the third side surface (second side surface) 2e of the electronic component 2.
  • the first side surface 3c of the semiconductor element 3 is a side surface covered with the side portion 164c of the heat conductive sheet member 164, and
  • the third side surface 3e is a side surface opposite to the first side surface 3c.
  • the first side surface 2c of the electronic component 2 is a side surface that is disposed in front when the first side surface 3c of the semiconductor element 3 is viewed from the front of the side surfaces of the electronic component 2.
  • the third side surface 2e of the electronic component 2 is the side surface opposite to the first side surface 2c.
  • FIGS. 18 (a) and 18 (b) are side views showing a method for manufacturing the semiconductor module 160, which focuses on the present modification.
  • a main body in which the support 61 and the second substrate 62 are attached to the mounting surface 11a of the cooling medium 1 is prepared.
  • the heat conductive sheet member 164 is arranged on the mounting surface 11a so that the other end 42 side is closer to the support 61 than the one end 41 side.
  • the portion (first portion) having an area of 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 4 on the one end 41 side
  • the semiconductor element 3 is mounted so that the side surface 3c is closer to the support 61 than the third side surface 3e.
  • the semiconductor element 3 and an electrode terminal (not shown) provided on the cooling medium 1 are electrically connected using a conductive thin wire (not shown), and the insulating member 6 is injected into the upper surface 3a of the semiconductor element 3. Cover the upper surface 3a and its conductive wires.
  • the power is applied to the second substrate 62 such that the first side surface 2c is closer to the support 61 than the third side surface 2e.
  • the subcomponent 2 is mounted (step (b)), and the electronic component 2 and the electrode terminal (not shown) provided on the second substrate 62 are electrically connected using a conductive thin wire (not shown). .
  • the heat conductive sheet member 164 is bent so that the other end 42 of the heat conductive sheet member 164 exists in the third region 1 63 (process). (c)).
  • the second portion of the heat conductive sheet member 164 in this variation, the side portion 164c of the heat conductive sheet member 164) is disposed so as to cover the first side surface 3c of the semiconductor element 3, and this variation
  • the semiconductor module 160 according to the above can be manufactured.
  • the electronic component may be disposed immediately above the semiconductor element.
  • the heat conductive sheet member may be bent as described in the fifth embodiment, which may be bent as in the present modification.
  • FIG. 19 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 260 that is effective in the second modification of the fifth embodiment.
  • the thermal conductive sheet member 164 has an upper part 164a, a lower part 164b, and a side part 164c, as in the first modification example of the fifth embodiment.
  • the side portion 164c exists on the opposite side of the support 61 from the semiconductor element 3.
  • the semiconductor element 3 is supported by the support as compared with the first modification of the fifth embodiment.
  • the semiconductor element 3 is mounted such that the first side surface 3c is closer to the support 61 than the third side surface 3e.
  • the third side surface 3e is mounted so as to be closer to the support 61 than the first side surface 3c.
  • the first side surface of the semiconductor element is defined as the side surface covered with the side portion of the thermally conductive sheet member.
  • the electronic component 2 is mounted such that the first side surface 2c is closer to the support 61 than the third side surface 2e.
  • the third side surface 2e is more than the first side surface 2c. It is mounted so as to be closer to the column 61.
  • this means that the first side surface of the electronic component is the electronic part disposed on the front side when the first side surface of the semiconductor element is viewed from the front side. This is because it is defined as the aspect of the product.
  • FIGS. 20 (a) and 20 (b) are side views showing a method for manufacturing the semiconductor module 260, which focuses on the present modification. In the following description, differences from the manufacturing method according to the first modification of Embodiment 5 are mainly shown.
  • the thermally conductive sheet member 164 is mounted so that the one end 41 side is closer to the support 61 than the other end 42 side. Place on face 11a.
  • the thermal conductivity is such that the other end 42 of the thermal conductive sheet member 164 is present in the third region 163 as in the step shown in FIG. 18 (b).
  • the sheet member 164 is bent (step (c)).
  • the semiconductor module 260 can be manufactured which is effective in this modification.
  • FIG. 21 is a side view showing the configuration of the semiconductor module 360 that is effective in the third modification of the fifth embodiment. In the figure, conductive thin wires are omitted.
  • the heat conductive sheet member 364 has an upper part 364a, a lower part 364b, and a side part 364c.
  • the upper part 364a exists in the third region 163 that is the same as the upper part 164a described in the first modification of the fifth embodiment.
  • the lower part 364b exists on the mounting surface 1 la as in the third embodiment, and exists outside the semiconductor element 3! /. Even in such a case, thermal separation can be performed.
  • FIGS. 22 (a) and 22 (b) are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor module that is effective in this modification.
  • the support 61 and the second substrate are mounted on the mounting surface 11a of the cooling medium 1.
  • the semiconductor element 3 is mounted on the mounting surface 11a, and the electronic component 2 is mounted on the second substrate 62 (step (a)).
  • the conductive element (not shown) is used to electrically connect the semiconductor element 3 and the electrode terminal (not shown) provided on the cooling medium 1.
  • an insulating member 6 is injected into the upper surface 3a of the semiconductor element 3 to cover the upper surface 3a and its conductive thin wires (not shown).
  • the electronic component 2 and the electrode terminal (not shown) provided on the second substrate 62 are electrically connected using a conductive thin wire.
  • the first side surface 3 c of the semiconductor element 3 is covered with a heat conductive sheet member 364.
  • one end 41 side of the heat conductive sheet member 364 is brought into contact with the mounting surface 11a of the cooling medium 1, and heat conduction is performed so that the other end 42 of the heat conductive sheet member 364 exists in the third region 163.
  • the flexible sheet member 364 is bent (step (b)).
  • the heat conductive sheet member 364 has a heat conductive sheet member 364 so that the area of the portion in contact with the mounting surface 11a is 1/5 or more of the surface area of the heat conductive sheet member 364. 364 is preferably provided. This makes it possible to manufacture the semiconductor module 360, which is powerful in this modification.
  • the shape of the heat conductive sheet member may be the shape shown in the third embodiment (Fig. 7) or the second and third modifications of the third embodiment (Figs. 11 and 12). Good. Further, the heat conductive sheet member may be bent so that the side portion exists on the opposite side of the support member with the semiconductor element being separated.
  • Embodiments 1 to 5 may be configured as follows.
  • the cooling medium may have a cooling path for cooling the substrate instead of having the cooling fins.
  • liquid such as water or oil or air may be used.
  • the cooling medium may have a configuration in which the cooling path is embedded in the substrate.
  • the semiconductor module which may be sealed by a package a known one can be used without particular limitation, for example, a resin-sealed package, a ceramic package, a metal package, a glass package, or the like. Is mentioned.
  • a hole may be opened in the lower part. If the hole is formed in the lower part, the hole can be filled with a conductive adhesive such as solder, and the target component can be fixed to the cooling medium via the conductive adhesive. As described in Embodiment 1 above, the holes The surface area of the lower part where the is formed is preferably 1/5 or more of the total surface area.
  • the number of semiconductor elements and electronic components in the semiconductor module is not limited to the above description. In either case, a part of the semiconductor element or the electronic component may be covered with a heat conductive sheet member so that heat separation can be performed between the semiconductor element and the electronic component.
  • the heat conductive sheet member may have a force S that a single sheet is bent, and a plurality of sheet members.
  • the upper part, the lower part and the side part are made of different sheet parts, and these sheet members are connected to each other! /.
  • the timing for mounting the electronic component is not limited to the above timing.
  • Example 1 a semiconductor module that is substantially the same as the semiconductor module according to Embodiment 1 (hereinafter referred to as “semiconductor module of this example”) was used.
  • semiconductor module of the reference example shown in Fig. 23 was used.
  • the semiconductor module of this example was manufactured according to the method described in the first embodiment. At this time, a hole is formed in the heat conductive sheet member prepared in the step shown in FIG. 3 (a). In the step shown in FIG. 3 (b), the hole is filled with solder and the semiconductor is covered with the hole. An element was set up.
  • the distance between the semiconductor element and the electronic component was set to be substantially the same as the distance between the semiconductor element and the electronic component in the semiconductor module of this example. That is, in the semiconductor module of the reference example used in this example, the distance was shorter than that shown in FIG.
  • the temperature of the cooling medium was set to 85 ° C, and the semiconductor module of this example and the semiconductor module of the reference example were operated. After the operation was completed, the temperatures of the semiconductor elements and electronic components in each module were measured. Then, in the semiconductor module of this example However, the temperature of the semiconductor device was about 120 ° C, and the temperature of the electronic components was kept below 90 ° C. On the other hand, in the semiconductor module of the reference example, the temperature of the electronic component was about 110 ° C.
  • a semiconductor module and a semiconductor module of this example are prepared by arranging a heat conductive sheet member! /, And a semiconductor element of each module is switched at 100 kHz.
  • the electronic noise was measured at a position 5 cm away from the semiconductor module. As a result, the electronic noise could be reduced by an order of magnitude or more by arranging the heat conductive sheet member.
  • Example 2 the semiconductor module according to Embodiment 2 was used. That is, the semiconductor module shown in FIG. 6 was used.
  • the temperature of the cooling medium was set to 85 ° C, and the semiconductor module was operated.
  • the temperature of the semiconductor elements was about 120 ° C, and the temperature of the electronic parts was kept below 90 ° C!
  • Example 3 two semiconductor modules according to the third embodiment, that is, the semiconductor module shown in FIG. 7 and the semiconductor module shown in FIG. 13 were used.
  • the temperature of the cooling medium was set to 85 ° C., and the semiconductor module was operated. .
  • the temperature of the semiconductor elements and electronic components was measured after the operation was completed, the temperature of the semiconductor elements in the semiconductor module shown in FIG. 7 was about 120 ° C, and the temperature of the electronic components was kept below 90 ° C. .
  • the temperature of the semiconductor element was about 120 ° C, and the temperature of the electronic component was 90 ° C or less.
  • Example 4 a semiconductor module substantially the same as the semiconductor module according to Embodiment 4 was used. That is, the semiconductor module shown in FIG. 14 was used.
  • the semiconductor module according to Embodiment 4 was manufactured.
  • the above implementation As described in Example 1, a hole was formed in the thermally conductive sheet member, and a semiconductor element was arranged so that the hole was filled with solder and the hole was covered.
  • the temperature of the cooling medium was set to 85 ° C and each semiconductor module was operated.
  • the temperature of the semiconductor elements and electronic components was measured after the operation was completed, the temperature of the semiconductor elements was about 120 ° C, and the temperature of the electronic components was kept below 90 ° C!
  • a semiconductor element and an electronic component can be integrated, and a low loss, small size, and low cost semiconductor module can be provided.
  • the semiconductor module of the present invention is preferably used for a semiconductor module provided with a semiconductor element composed of a wide band gap semiconductor element such as silicon carbide, GaN, diamond or the like.

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Description

明 細 書
半導体モジュールと半導体モジュールの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体素子および電子部品を含む半導体モジュールとその製法とに関 する。
背景技術
[0002] 従来より、半導体パワーモジュール（半導体モジュール）では、半導体パワー素子（ 半導体パワーモジュールの動作により発熱し、その結果高温となる半導体素子）を冷 却してその温度を半導体パワーモジュールの安全動作温度以下に保っために、半 導体パワー素子をパッケージ基材 (冷却媒体）に接触させるなどの熱設計が行われ ている。そのため、複数の半導体パワー素子を用いて半導体パワーモジュールを構 成する場合には、半導体パワー素子のそれぞれをパッケージ基材に接触させる必要 力 sある。
[0003] また、半導体パワーモジュールには、半導体パワー素子と半導体パワー素子を制 御する制御回路またはコンデンサなどの受動素子とが同一のパッケージ基材に実装 されたモジュールがある。例えば、特許文献 1には、図 24 (a)および (b)に示すように 、主回路（半導体素子） 83と制御回路 82とが同一パッケージ (筐体） 81内に収容され た電力変換器（半導体モジュール） 80が開示されている。図 24 (a)に示す電力変換 器 80では、主回路 83と制御回路 82との間に板状の遮蔽部材 88が揷入されており、 これにより主回路 83が発する熱および電磁ノイズは遮蔽される。
[0004] また、図 24 (b)に示す電力変換器 180では、コの字形状に形成された遮蔽部材 18 8が、筐体 81内を 2分割するようにその筐体 81内に配置された構成も開示されて!/、る 。この構成では、遮蔽部材 188は、発熱する主回路 83を完全に覆っている。また、遮 蔽部材 188には、貫通孔が形成されており、この貫通孔には、遮蔽部材 188の外に 存する制御回路 82もしくは受動素子と半導体パワー素子とを電気的に接続するため の信号線 189、または、遮蔽部材 188の外に存する制御回路 82もしくは受動素子か ら半導体パワー素子へ制御シグナルを供給するための信号線 189等が通っている。 特許文献 1 :特開 2005— 235929号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 複数の半導体パワー素子を用いて半導体パワーモジュールを構成する場合には、 それぞれの半導体パワー素子の放熱を十分行うとともに半導体パワー素子を互いに 十分離して間隙を空けて配置することにより、温度上昇を防ぐ必要がある。よって、そ のパッケージ基材の実装面としては、半導体パワー素子のそれぞれの下面の面積を 加算した面積以上の大きさが必要である。従って、パッケージが非常に大きくなつて しまい、半導体パワーモジュールの小型化を図ることが難しレ、。
[0006] また、半導体パワー素子と制御回路または受動素子とが同一のパッケージ基材に 実装された半導体パワーモジュールでは、半導体パワーモジュールの動作により実 装された部品の温度が上昇した場合に備え、実装される全ての部品は半導体パワー 素子の保証温度範囲の上限値にお!/、て動作可能なことが好ましレ、。この上限値は例 えば 120°C程度であり、このような高温においても動作可能な制御回路または受動素 子は限られている。よって、実装される部品の選択範囲が狭くなり、半導体パワーモ ジュールを自由に設計できない。また、高温においても動作可能な制御回路または 受動素子は高価な場合もあり、その場合には、半導体パワーモジュールのコストが高 くなる。
[0007] また、図 24 (a)に示す電力変換器 80では、遮蔽部材 88そのものの冷却を効率的 に行うことが難しい。つまり、遮蔽部材 88は輻射熱を遮蔽できるが、遮蔽部材 88自身 は冷却されない。そのため、遮蔽部材 88の上側に配置された制御回路 82などを低 温に保つことが困難である。よって、図 24 (a)に示す電力変換器 80では、主回路 83 が長時間に亘つて発した熱を完璧に遮蔽することは難しぐ熱分離を完璧に行うこと は難しい。
[0008] さらに、図 24 (b)に示す電力変換器 180では、主回路 83などを実装する場合に、 遮蔽部材 188に設けたスルーホールを通して制御信号が伝達できるような配線をす る必要があり、製造プロセスが複雑になり、電力変換器の生産コストを抑えることが難 しい。 [0009] 本発明は、力、かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体 素子が発熱して高温になったとしても、コンデンサまたは制御回路などを低温に保つ ことができる半導体モジュールを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0010] 上記課題を解決するため、本発明の半導体モジュールは、実装面を有する冷却媒 体と、実装面に実装され、動作時に相対的に多くの熱を発する半導体素子と、実装 面に実装され、動作時に相対的に少ない熱を発する電子部品と、半導体素子および 電子部品のどちらか一方である対象部品の一部を覆う熱伝導性シート部材とを備え ている。熱伝導性シート部材は、実装面に接触している下部と、下部から延び対象部 品の第 1の側面を覆う側部とを有し、下部の表面積は熱伝導性シート部材の表面積 の 1/5以上である。また、対象部品とは異なる他方の部品は、対象部品に対して熱 伝導性シート部材の側部を隔てた反対側に配置されている。
[0011] 上記構成では、冷却媒体の熱 (冷却熱） 、下部を介して熱伝導性シート部材全体 に伝達される。これにより、効率よく熱分離を行うことができる。また、対象部品が半導 体素子である場合には、半導体素子の発熱による熱伝導性シート部材の温度上昇 を抑制できる。
[0012] さらに、熱伝導性シート部材の下部の表面積は熱伝導性シート部材の表面積の 1/ 5以上であるので、冷却媒体の熱 (冷却熱）を熱伝導性シート部材全体に効率良く伝 達させること力 Sでさる。
[0013] 本明細書では、例えば「対象部品の一部を覆う」とは、熱伝導性シート部材力 対 象部品の一部に接するように配置されていることだけでなぐ対象部品の表面から離 れた位置に配置されて!/、ることも意味する。
[0014] また、本明細書では、「熱分離」とは、半導体素子と電子部品との間で熱のやりとり が抑制されて遮蔽されていることであり、具体的には、半導体素子が発した熱の電子 部品への伝達が小さレ、ことである。
[0015] また、「対象部品とは異なる他の部品」は、対象部品が半導体素子である場合には 電子部品であり、対象部品が電子部品である場合には半導体素子である。
[0016] 本発明の半導体モジュールでは、熱伝導性シート部材の熱伝導率は、 400 W/(m. K)以上であることが好適である。さらに好適には、熱伝導性シート部材は、グラフアイ トシートである。
[0017] 本発明の半導体モジュールでは、熱伝導性シート部材は、側部から延び、対象部 品の上面の少なくとも一部を覆う上部をさらに有していてもよい。
[0018] 後述の好まし!/、実施形態では、熱伝導性シート部材の下部は、実装面と対象部品 の下面との間に挟まれている。この場合、電極端子と、導電性細線とをさらに備え、 導電性細線は、対象部品から、熱伝導性シート部材の上部と下部との間を通ってそ の熱伝導性シート部材の外へ延び、電極端子に接続されて!、てもよレ、。
[0019] 後述のまた別の好ましい実施形態では、熱伝導性シート部材の下部は、実装面に おいて対象部品と他方の部品との間に配置されている。この場合、電極端子と、導電 性細線とをさらに備え、導電性細線は、対象部品から、熱伝導性シート部材の上部と 実装面との間を通ってその熱伝導性シート部材の外へ延び、電極端子に接続されて いてもよい。
[0020] 本発明の半導体モジュールでは、対象部品と熱伝導性シート部材との間に介在す る絶縁部材を備えていることが好ましい。これにより、対象部品と熱伝導性シート部材 との短絡を防止すること力 Sでさる。
[0021] 本発明の半導体モジュールでは、電子部品は、半導体素子の上面よりも上に配置 されていてもよい。
[0022] 本発明の半導体モジュールでは、さらに、実装面と半導体素子の下面との間に配 置された放熱板を備えていることが好ましい。これにより、半導体素子が発した熱を放 出させること力 Sでさる。
[0023] 本発明の第 1の半導体モジュールの製造方法は、表面積の 1/5以上の面積を有 する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するように、熱伝導性シート部材を実装 面に配置する工程 (a)と、熱伝導性シート部材の第 1の部分に、半導体素子および 電子部品のどちらか一方である対象部品を実装する工程 (b)と、熱伝導性シート部 材の第 2の部分が対象部品の第 1の側面を覆うように熱伝導性シート部材を曲げるェ 程 (c)と、対象部品とは異なる他方の部品を、対象部品に対して熱伝導性シート部材 の第 2の部分を隔てた反対側に実装する工程 (d)とを備えている。 [0024] 本発明の第 2の半導体モジュールの製造方法は、冷却媒体の実装面に、半導体素 子および電子部品のどちらか一方である対象部品を実装する工程 (a)と、表面積の 1/5以上の面積を有する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するとともに第 2の 部分が対象部品の第 1の側面を覆うように熱伝導性シート部材を曲げて、その熱伝 導性シート部材を冷却部材の実装面に配置する工程 (b)と、対象部品とは異なる他 方の部品を、対象部品に対して熱伝導性シート部材の第 2の部分を隔てた反対側に 実装する工程 (c)とを備えてレ、る。
[0025] 本発明の第 1または第 2の半導体モジュールの製造方法を用いて半導体モジユー ルを製造すれば、熱伝導性シート部材を冷却媒体の一部に接触させて配置させるこ とができるとともに、対象部品の一部を覆うことができる。よって、熱分離を効率良く行 う半導体モジュールを提供することができる。
[0026] 本発明の第 3の半導体モジュールの製造方法は、表面積の 1/5以上の面積を有 する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するように熱伝導性シート部材を実装面 に配置し、熱伝導性シート部材の第 1の部分に半導体素子を実装する工程 (a)と、半 導体素子の上面の上方に電子部品を配置する工程 (b)と、第 2の部分が半導体素子 の上面の少なくとも一部を覆うように熱伝導性シート部材を曲げる工程 (c)とを備えて いる。
[0027] 本発明の第 4の半導体モジュールの製造方法は、冷却媒体の実装面に半導体素 子を実装し、半導体素子の上面よりも上に電子部品を配置する工程 ωと、表面積の
1/5以上の面積を有する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するとともに第 2の 部分が半導体素子の上面の少なくとも一部を覆うように熱伝導性シート部材を曲げて 、その熱伝導性シート部材を冷却媒体上に配置する工程 (b)とを備えている。
[0028] 本発明の第 3または第 4の半導体モジュールの製造方法を用いて半導体モジユー ルを製造すれば、熱伝導性シート部材を冷却媒体の一部に接触させて配置させるこ とができるとともに、半導体素子の一部を覆うことができる。よって、熱分離を効率良く 行う半導体モジュールを提供することができる。
[0029] 本発明の第 1乃至第 4の半導体モジュールの製造方法では何れの方法においても 、熱伝導性シート部材として、熱伝導率が 400 W/(m* K)以上の材質からなるシート部 材を用いることが好ましい。
発明の効果
[0030] 本発明によれば、制御回路や受動素子等の発熱量の少なレ、電子部品を半導体素 子と同一の冷却媒体に実装させ、その半導体素子が発熱して高温になったとしても、 電子部品を比較的低温に保つことができる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]図 1 (a)は、本発明の第 1の実施形態に力、かる半導体モジュールの構成を示す 上面図であり、図 1 (b)は、その側面図である。
[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施形態に力、かる熱伝導性シート部材の斜視図である
[図 3]図 3 (a)乃至（d)は、本発明の第 1の実施形態に力、かる半導体モジュールの製 造方法を示す上面図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 1の実施形態の第 1の変形例に力、かる半導体モジュールの 構成を示す側面図である。
[図 5]図 5は、本発明の第 1の実施形態の第 2の変形例に力、かる半導体モジュールの 構成を示す側面図である。
[図 6]図 6は、本発明の第 2の実施形態に力、かる半導体モジュールの構成を示す側 面図である。
[図 7]図 7 (a)は、本発明の第 3の実施形態に力、かる半導体モジュールの構成を示す 上面図であり、図 7 (b)はその側面図である。
[図 8]図 8は、本発明の第 3の実施形態に力、かる熱伝導性シート部材の斜視図である
[図 9]図 9 (a)乃至（c)は、本発明の第 3の実施形態に力、かる半導体モジュールの製 造方法を示す側面図である。
[図 10]図 10は、本発明の第 3の実施形態の第 1の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
[図 11]図 11は、本発明の第 3の実施形態の第 2の変形例にかかる半導体モジュール の構成を示す側面図である。 園 12]図 12は、本発明の第 3の実施形態の第 3の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
園 13]図 13は、本発明の第 3の実施形態の第 4の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
園 14]図 14は、本発明の第 4の実施形態に力、かる半導体モジュールの構成を示す 側面図である。
園 15]図 15は、本発明の第 5の実施形態に力、かる半導体モジュールの構成を示す 側面図である。
園 16]図 16は、本発明の第 5の実施形態の第 1の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
[図 17]図 17は、熱伝導性シート部材の形状を説明するための図である。
園 18]図 18 (a)および (b)は、本発明の第 5の実施形態の第 1の変形例にかかる半 導体モジュールの製造方法を示す側面図である。
園 19]図 19は、本発明の第 5の実施形態の第 2の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
園 20]図 20 (a)および (b)は、本発明の第 5の実施形態の第 2の変形例にかかる半 導体モジュールの製造方法を示す側面図である。
園 21]図 21は、本発明の第 5の実施形態の第 3の変形例に力、かる半導体モジュール の構成を示す側面図である。
園 22]図 22 (a)および (b)は、本発明の第 5の実施形態の第 3の変形例にかかる半 導体モジュールの製造方法を示す側面図である。
[図 23]図 23は、参考例の半導体モジュールの構成を示す側面図である。
[図 24]図 24 (a)は、従来の半導体モジュールの構成を示す断面図であり、図 24 (b) は従来の別の半導体モジュールの構成を示す断面図である。
符号の説明
1 , 81 冷却媒体
2, 82 電子部品
3, 83 半導体素子 4, 84 熱伝導性シート部材
4a 上部
4b 下部
4c 側部
5 導電性細線
6 絶縁部材
7 放熱板
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 180 半導体モジュール
11 a 実装面
13 電極端子
161 第 1の領域
162 第 2の領域
163 第 3の領域
発明を実施するための最良の形態
[0033] 以下に、本発明の半導体モジュールの実施形態について、図面を参照しながら説 明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有 する構成要素を同一の符号で示す。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定 されない。
[0034] 《発明の実施形態 1》
図 1は実施形態 1に係る半導体モジュール 10の構成図であり、図 1 (a)はその上面 図であり、図 1 (b)はその側面図である。なお、図 1 (b)では、導電性細線 5, 5, …を 省略している。また、図 2は、本実施形態における熱伝導性シート部材 4の斜視図で ある。
[0035] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 10は、冷却媒体 1と、半導体素子 3と、電子 部品 2, 22と、熱伝導性シート部材 4と、導電性細線 5, 5, …とを備えている。半導体 素子 3と電子部品 2, 22とは、それぞれ、冷却媒体 1の実装面 11aに実装されており、 導電性細線 5, 5,…を介して、例えば冷却媒体 1に設けられた電極端子 13に電気 的に接続されている。熱伝導性シート部材 4は、半導体素子 3の一部を覆っている。 なお、電極端子 13に設けられた細かい電極（ブスバー）の図示を省略している。
[0036] 本実施形態にかかる半導体モジュール 10を詳述する。冷却媒体 1は、基板 11を有 しており、電極端子 13は、例えば絶縁性を有する部材（不図示）を介して基板 11の 実装面 11 aに設けられている。一方、実装面 11 aとは反対側の面には、複数の冷却 用フィン 12, 12, …が互いに間隔を開けて設けられている。
[0037] 半導体素子 3は、半導体モジュール 10を動作させると、多くの熱を発して高温とな る部品である。半導体素子 3は、特に限定されることなく公知の半導体素子を用いる こと力 Sでき、例えば、ショットキーダイオード、 pn接合ダイオード、 MOSFET (metal ox ide semiconductor field-effect transistorノ、 Mi^S El (metal semiconductor field-eff ect transistor) , J— FET (junction Field Effect Transiter)もしくはサイリスタ等を用い ることができる。また、半導体素子 3は、後述のように、ワイドバンドギャップ半導体素 子であることが好ましい。「ワイドバンドギャップ半導体」とは、本明細書では、伝導帯 の下端と価電子帯の上端とのエネルギー差 (バンドギャップ）が 2.0eV以上である半導 体を意味する。その具体例としては、炭化珪素 (SiC)、 GaN 'AIN等の III族窒化物もしく はダイヤモンド等を挙げることができる力 S、本実施形態では炭化珪素が好適である。
[0038] また、半導体素子 3は、 4つの側面を有している。第 1側面（第 1の側面） 3cは、図 1 の右側の側面である。第 2側面 3dは、第 1側面 3cの隣りに存しており、図 1の手前側 の側面である。第 3側面 3eは、第 1側面 3cの反対側に存しており、図 1の左側の側面 である。第 4側面（不図示）は、第 2側面 3dの反対側に存しており、図 1の奥側の側面 である。
[0039] 半導体素子 3と熱伝導性シート部材（後で詳述） 4との間には、例えばシリコーン樹 脂からなる絶縁部材 6が配置されていることが好ましい。一般に、半導体素子の上面 には、電極が設けられている場合が多い。そして、熱伝導性シート部材 4が熱伝導性 のみならず導電性も有する材質からなって!/、れば、熱伝導性シート部材 4がその電 極に接触することにより、接触箇所においてショートが発生する。しかし、絶縁部材 6 を介在させれば、熱伝導性シート部材 4とその電極との接触を回避することができ、よ つて、ショートの発生を防止することができる。
[0040] 電子部品 2, 22は、それぞれ、半導体モジュール 10を動作させても発熱が小さい のでそれほど高温とはならない部品であり、例えば、半導体素子 3を制御するための 制御回路を有する制御素子、または、抵抗、コイルもしくはコンデンサなどの受動素 子である。電子部品 2 , 22は、それぞれ、高温使用の電子部品に限定されることはな ぐ市販の様々な電子部品を使うことができる。例えばコンデンサは、チップコンデン サから大容量の電解コンデンサまたはフィルムコンデンサまで、市販の様々なコンデ ンサを使うことが出来る。
[0041] 電子部品 2は、半導体素子 3に対して熱伝導性シート部材 4の側部 4c (後述）を隔 てた反対側に実装されている。電子部品 22は、半導体素子 3に対して電子部品 2を 隔てた反対側に実装されて!/、る。
[0042] 熱伝導性シート部材 4について詳述する。まず、熱伝導性シート部材 4の構造を示 す。
[0043] 本実施形態に力、かる熱伝導性シート部材 4は、長手方向の一端（以下単に「熱伝導 性シート部材の一端」という。） 41に長手方向の他端（以下単に「熱伝導性シート部材 の他端」という。）42が接触しない程度に近づくように曲げられており、上部 4a、下部 4bおよび側部 4cを有している。上部 4aは他端 42側に存在しており、下部 4bは一端 41側に存在しているので、上部 4aは下部 4bに接触することなく存在している。また、 側部 4cは、上部 4aと下部 4bとの間に存在しており、熱伝導性シート部材 4が上述の ように曲げられることにより形成された部分であり、半導体素子 3の第 1側面 3cから遠 ざかる方向に突出している。
[0044] 上部 4aは半導体素子 3の上面 3aを覆っており、下部 4bは半導体素子 3の下面 3b と実装面 1 1 aとの間に介在しており、側部 4cは半導体素子 3の第 1側面 3cを覆って いる。これにより、冷却媒体 1の熱（冷却熱）が下部 4bを介して熱伝導性シート部材 4 全体に亘つて充分伝達される。そのため、半導体モジュール 10の動作により半導体 素子 3が発熱して高温になったとしても、熱伝導性シート部材 4の温度を比較的低温 (例えば冷却媒体 1の温度）に保つことができる。よって、半導体素子 3が発した熱が 熱伝導性シート部材 4の側部 4cを隔てた反対側へ伝達してしまうことを防止でき、電 子部品 2 , 22の温度上昇を防止することができる。すなわち、熱分離を効率良く行う こと力 Sでさる。また、冷却媒体 1の熱の一部が下部 4bを介して半導体素子 3に伝達す るので、半導体素子 3の温度上昇を抑制することができる。さらに、下部 4bの表面積 は後述のように熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5以上であるので、冷却媒体の 熱 (冷却熱）を熱伝導性シート部材 4全体に効率良く伝達させることができる。
[0045] 上述のように、熱伝導性シート部材 4は、他端 42がー端 41に接触しない程度に近 づくように曲げられているので、上部 4aと下部 4bとの間 4dから半導体素子 3の第 2側 面 3d、第 3側面 3eおよび第 4側面を見ることができる。この領域 4dは、熱伝導性シー ト部材 4の一端 41にその他端 42が接触しない程度に近づけて曲げたときに上部 4a と下部 4bとの間に存する領域であり、熱伝導性シート部材 4に孔を開けて形成された 領域ではない。これにより、導電性細線 5, 5,…を用いて半導体素子 3と冷却媒体 1 等とを電気的に接続させる場合であっても、導電性細線 5, 5, …を通すための貫通 孔を熱伝導性シート部材 4にわざわざ形成することなく上部 4aと下部 4bとの間 4dを 通して導電性細線 5, 5,…を設けることができる。
[0046] さらに、熱伝導性シート部材 4の一端 41が他端 42に接触していないので、熱伝導 性シート部材 4をループ状に流れる電流 (誘導電流）の発生を抑制することができ、そ の結果、誘導電流の発生による発熱を抑制できる。
[0047] なお、熱伝導性シート部材 4の上部 4aは、図 2に示すように、図 1 (b)における手前 側、奥側および左側の三方において下部 4bに接触していない。しかし、例えば、導 電性細線 5, 5,…をその三方のうち何れか二方にのみ設ける場合には、熱伝導性シ 一ト部材 4の上部 4aは、導電性細線 5, 5,…が設けられていない一方においては下 部 4bに接触していてもよい。熱伝導性シート部材 4は、導電性細線 5, 5,…に接触し なレ、ように曲げられて!/、ればよ!/、。
[0048] 次に、熱伝導性シート部材 4の物性 (熱伝導率および熱拡散率など）を示す。
[0049] 熱伝導性シート部材 4の熱伝導率は、そのシートの平面方向では 400 W/(m'K)以 上であること力 S好ましく、 800 W/(m'K)以上であることがより好ましぐ 1600 W/(m- ) 程度であること力 S最も好ましく、そのシートの厚み方向では 8 W/(m'K)以上であり 15 W/(m- )以下であることが好ましい。このように熱伝導性シート部材 4では、熱伝導 率の異方性が大きい方が好ましぐ具体的にはシートの厚み方向の熱伝導率がシー トの平面方向の熱伝導率の 1/20以下であることが好ましい。 [0050] また、熱伝導性シート部材 4の厚みは 0.025 mm以上 0.3 mm以下であることが好 ましぐその熱拡散率は 3 X 10— 4 m2/s以上であり 10 X 10— 4 m /sであることが好まし い。因みに、銅では、熱伝導率が 390 W/(m . K)程度であり、熱拡散率が 1.4 X 10— 4 m /s程度である。また、アルミニウムでは、熱伝導率が 230 W/(m * K)程度であり、熱拡 散率力 S0.9 X 10— 4 m2/s程度である。よって、熱伝導性シート部材 4の平面方向の熱伝 導率は銅またはアルミニウムの熱伝導率よりも大きぐ熱伝導性シート部材 4の熱拡 散率は銅またはアルミニウムの熱拡散率よりも大きい。
[0051] このような熱伝導性シート部材は、従来、ヒートスプレッダ一やヒートシンクとして、放 熱特性を上げて放熱させるために使用されていた。しかし、本発明では、温度領域を 分ける仕切部材として熱伝導性シート部材 4を利用しており、発熱素子（半導体素子 3)を放熱させるために使用するのではなぐ冷却媒体 1の温度を伝える冷たい熱分 離シート部材として使用している。よって、本発明における熱伝導性シート部材 4の用 途は、従来の用途とは全く異なる。このような熱伝導性シート部材 4を用いて発熱素 子の一部を覆うことにより、発熱素子（半導体素子 3)近傍では温度が上昇しても、熱 伝導性シート部材 4を隔てた反対側（電子部品 2 , 22)では、温度上昇を抑制するこ と力 Sできる。
[0052] 例えば、熱伝導性シート部材 4として、シートの平面方向の熱伝導率が 400 W/(m - K)であり、シートの厚み方向の熱伝導率が 20 W/(m ' K)であり、シートの厚みが 0. 1 mm以下であるシート部材を用いた場合、半導体素子の底面積を 1 X 1 cm2とすると 、熱伝導性シート部材を伝わる熱量 Wは、シート部材の熱伝導度を TC(W/mK)とし 、熱伝導方向に垂直な方向におけるシート部材の断面積を S(m2)とし、温度差を K( ° Κ)とし、長さを LL(m)とすると、
W = (TS X SV(LL X ) ( 1 )
と表される。
[0053] シート部材の平面方向では、 TS = 400であり、 S = (1 X 10— 2) X (1 X 10— 4)= 1 X 10— 6であ るので、シート部材の平面方向を伝わる熱量 W1は、
Figure imgf000014_0001
となる。 [0054] シート部材の厚み方向（実装面 11aから半導体素子 3へ向かう方向）では、 TS = 20 であり、 S = (1 X 10— 2) X (1 X 10— 2)=1 X 10— 4であるので、シート部材の厚み方向を伝わる 熱量 W2は、
W2 = (2 X 10— 3)/(LL X K) (3)
となり、 W2は W1の 5倍となる。これにより、熱伝導性シート部材 4は、シートの厚み 方向にはシートの平面方向の 5倍の熱量を伝えることが出来ることがわかる。言い換 えると、上記式の W1と W2とを略同一にするには、シートの厚み方向の面積（実装 面 11 aに接触している熱伝導性シート部材 4の面積）がシートの平面方向の面積の 1 /5であればよい。
[0055] 本実施形態にかかる熱伝導性シート部材 4では、冷却媒体 1の熱 (冷却熱）は、上 述のように、まず下部 4bに伝達され、その後下部 4bから側部 4cおよび上部 4aへ順 に伝達される。すなわち、冷却媒体 1の熱は、まず熱伝導性シート部材 4の厚み方向 に伝達してから（下部 4bへの伝達）、熱伝導性シート部材 4の平面方向へ伝達する（ 下部 4bから側部 4cおよび上部 4aへの伝達)。上記算出結果より同一の熱量を伝達 するためにはシートの厚み方向の面積がシートの平面方向の面積の 1/5であればよ いので、下部 4bの表面積が熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5程度であれば、 冷却媒体 1の熱を熱伝導性シート部材 4の全体に亘つて伝達することができる。
[0056] 下部 4bの表面積は、熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5であれば好ましいが、 熱接触のことを考慮すれば熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/4以上であることが 好ましぐ熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/3以上であることがさらに好ましい。一 方、半導体モジュール 10の小型化を図るためには、下部 4bの表面積は小さい方が 好ましい。以上より、冷却媒体 1の熱伝導効率 (冷却媒体 1の冷却効率）の要請と、半 導体モジュール 10の小型化の要請および使用状況とを考慮に入れて、 1/5を基準 値として下部 4bの表面積の割合を決定することが好ましい。
[0057] なお、本実施形態では、下部 4bは冷却媒体 1と半導体素子 3の下面 3bとの間に挟 まれているので、下部 4bの表面積は必然的に熱伝導性シート部材 4の全表面積の 1 /5以上となる、と考えられる。
[0058] 熱伝導性シート部材 4は、上記熱伝導率を有している材質からなることが好ましい 1S グラフアイトシートからなることが最も好ましい。グラフアイトシートは優れた熱伝導 性および導電性を有して!/、るので、熱伝導性シート部材 4としてグラフアイトシートを 用いれば、半導体素子 3が発する熱を遮断できるだけでなぐ半導体素子 3のスイツ チングにより発生する電磁波のノイズを吸収でき、その結果、半導体素子 3の発する ノイズを低減できるためである。
[0059] 上記グラフアイトシートとしては、例えば松下電器産業株式会社から「PGSグラフアイ トシート」として市販されて!/、るものまたは株式会社ジエルテックから「スーパー λ GSJ として市販されているものを用いること力 Sできる。上記グラフアイトシートでは、シートの 平面方向での熱伝導率およびシートの厚み方向での熱伝導率は上記範囲内にある 。すなわち、シートの平面方向の熱伝導率は、 400 W/(m'K)以上であり、通常 800 W /(m'K)程度であり、最良のグラフアイトシートでは 1600 W/(m'K)程度である。また、 シートの厚み方向の熱伝導率は、 8 W/(m'K)以上 15 W/(m'K)以下である。よって、 グラフアイトシートの熱伝導率の異方性は大きい。
[0060] また、グラフアイトシートを熱伝導性シート部材 4として用いる場合には、シートの厚 みおよび熱拡散率が上述の範囲内であるグラフアイトシートを用いることが好ましい。
[0061] 次に、本実施形態に力、かる半導体モジュール 10の製造方法を示す。図 3 (a)乃至（ d)は、半導体モジュール 10の製造方法を示す上面図である。
[0062] まず、図 3 (a)に示すように、冷却媒体 1の実装面 11aに、熱伝導性シート部材 4を 配置する（工程 (a) )。そして、熱伝導性シート部材 4の一端 41側（正確には、一端 41 側のうち熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5以上の面積を有する部分（第 1の部 分) )を冷却媒体 1の実装面 11 aに接着する。
[0063] 接着方法としては、熱伝導性シート部材としてグラフアイトシートを用いる場合には、 炭化した金属を介してグラフアイトシートを実装面に接着させることが好ましい。具体 的には、まず、 Ti， Mo, W等の金属をグラフアイトシートの下面に蒸着し、蒸着された 金属とグラフアイトシートとの界面を加熱等して炭化させる。これにより、グラフアイトシ 一トの下面に炭化層を介して上記金属層が形成される。次に、上記金属層が実装面 11aに接触するようにグラフアイトシートを配置し、実装面 11aに圧着させる。これによ り、グラフアイトシートを実装面に確実に接着することができる。 [0064] また、圧着させるのではなぐはんだを用いて接着させてもよい。具体的には、まず 、はんだとなじみやすい金属（例えば、 A1や Cu)からなる金属層と炭化層を形成可 能な金属（例えば、 Ti，Co等）をグラフアイトシートの下面に蒸着し、蒸着された金属と グラフアイトシートとの界面を炭化させて炭化層を形成する。その後、はんだ層を上記 金属層の上面に設け、そのはんだ層が実装面 11 aに接触するようにグラフアイトシ一 トを配置してもよい。
[0065] 次に、図 3 (b)に示すように、熱伝導性シート部材 4の上記第 1の部分の上に、半導 体素子 3を実装する（工程 (b) )。このとき、第 3側面 3eが第 1側面 3cよりも熱伝導性シ 一ト部材 4の一端 41側に配置されるように、半導体素子 3を実装する。
[0066] 続いて、導電性細線 5, 5,…を用いて、半導体素子 3と冷却媒体 1に設けられた電 極端子 13とを電気的に接続する。このとき、熱伝導性シート部材 4のうち第 2および 第 4側面の周囲の部分 4i, 4iを跨いで、導電性細線 5, 5,…をそれぞれ配置する。
[0067] それから、図 3 (c)に示すように、半導体素子 3の上面 3aに絶縁部材 6を注入してそ の上面 3aを覆う。このとき、半導体素子 3の上面 3aのみならず導電性細線 5, 5, …を 覆うように、絶縁部材 6を注入することが好ましい。
[0068] その後、図 3 (d)に示すように、熱伝導性シート部材 4の他端 42を持ち上げ、その他 端 42がー端 41の上方に配置されるように熱伝導性シート部材 4を曲げる（工程 (c) ) 。このとき、熱伝導性シート部材 4の他端 42を一端 41に接触させないようにすること が好ましい。これにより、熱伝導性シート部材 4の第 2の部分 (本実施形態では、側部 4c)が半導体素子 3の第 1側面 3cを覆う。それから、電子部品 2を、半導体素子 3に 対して熱伝導性シート部材 4の側部 4cを隔てた反対側に実装する（工程 (d) )。また、 電子部品 22を、半導体素子 3に対して電子部品 2を隔てた反対側に実装する。そし て、導電性細線 5, 5,…を用いて、電子部品 2, 22と冷却媒体 1に設けられた電極端 子 13とをそれぞれ電気的に接続する。これにより、図 1に示す半導体モジュール 10 を製造すること力できる。
[0069] 以下では、熱伝導性シート部材を備えて!/、な!/、従来の半導体モジュールおよび図
23に示す半導体モジュール (以下、「参考例の半導体モジュール」という） 70と比較 しながら、本実施形態に力、かる半導体モジュール 10を説明する。また、半導体素子と して、 Si素子を用いた場合とワイドバンドギャップ半導体素子を用いた場合との差異を 説明する。まず、本実施形態に力、かる半導体モジュール 10の利点を示す。
[0070] 従来の半導体モジュールでは、半導体素子が発した熱は、半導体素子の周囲に 拡散および伝達する。そのため、半導体素子の周囲に電子部品を実装すると、その 電子部品の温度上昇を招来する。電子部品の温度上昇を防止するためには、半導 体素子が発した熱が伝達しない程度に半導体素子から充分に離れた位置に、その 電子部品を配置することが考えられる。しかし、電子部品をこのように配置すると、半 導体モジュールの大型化を招来してしまう。また、導電性細線を用いて半導体素子と 電子部品とを電気的に接続する場合、電子部品を半導体素子から充分離れた位置 に配置すれば導電性細線が長尺になり、無視できな!/、程度の大きな抵抗が導電性 細線に発生してしまう。その結果、導電性細線において損失が生じてしまう。
[0071] また、半導体素子が発熱する場合を想定し、高温に耐えうる電子部品を実装するこ とも考えられる。しかし、高温仕様の電子部品を実装すれば、半導体モジュールのコ ストの低廉化を図ることができなレ、。
[0072] 参考例の半導体モジュール 70では、熱伝導性シート部材 74は、冷却媒体 1の実 装面 11 aと半導体素子 3の下面 3bとの間にのみ設けられている。この場合、冷却媒 体 1からの熱（冷却熱）が半導体素子 3に伝わるので、熱伝導性シート部材 74の表面 積が半導体素子 3の下面 3bの面積に比べて十分広!/、場合には、半導体素子 3から の発熱による温度上昇の低下を図ることはできる。しかし、上記従来の半導体モジュ ールと同じように、半導体素子 3が発した熱は、拡散および伝達してしまう。
[0073] 以上より、上記従来の半導体モジュールおよび参考例の半導体モジュール 70では 、半導体素子の周囲に配置された電子部品の温度上昇を招来し、その温度上昇を 回避するためには半導体モジュールの大型化および高コスト化を招来するとともに、 長く引き回した導電性細線における損失の発生を招来する。
[0074] 一方、本実施形態に力、かる半導体モジュール 10では、上述のように、熱伝導性シ 一ト部材 4が熱分離を効率良く行うので、半導体素子 3の周囲の温度上昇を抑制す ること力 Sできる。よって、半導体素子 3から充分離れた位置に電子部品 2, 22を実装し なくてよいので、半導体モジュール 10の小型化を図ることができ、さらには導電性細 線 5, 5,…の短尺化を図ることができるので導電性細線 5, 5,…における損失の発 生を防止することができる。
[0075] また、高温仕様の電子部品を用いなくてよいので、半導体モジュール 10の低コスト ィ匕を図ること力 Sでさる。
[0076] 次に、半導体素子として、ワイドバンドギャップ半導体素子を用いる利点を示す。
[0077] Siの熱伝導率はそれほど大きな値を示さないので、半導体素子として Si素子を用い る場合には、半導体モジュールは Si素子が発する熱 (動作時において Si素子に電流 を流すことによりその Si素子が発する熱）を効率的に逃がすように熱設計されることが 好ましい。さらに、 Si素子は、その温度力 S150°C以上になると、半導体的な特性が弱ま り、電流制御素子として機能しなくなり危険であるので、半導体モジュールは、 Si素子 におレ、て最も電流密度が高!/、部分での温度が 150°Cを超えなレ、ように熱設計されて いること力 S好ましい。具体的には、動作時の Si素子内部の電流密度が 10 X 104A/m2 以上である場合には、 Si素子での発熱を考慮する必要が生じ、特に Si素子内部の電 流密度が 50 X 104 A/m2以上である場合には、 Si素子からの発熱が顕著となり、上記 した熱設計が必須となる。
[0078] すなわち、半導体素子として Si素子を用いる場合には、熱設計において熱の放出 経路を考えなければならず、熱放出パスとなる冷却媒体に Si素子をきちんと接触させ る必要がある。具体的には、 Si素子は、ダイボンドと呼ばれる方法を用いて半田など によってパッケージ基材に直接接合されている。そのため、複数の Si素子を備えた半 導体モジュールでは、複数の Si素子は、積層されることはなぐ互いに重ならないよう にパッケージ基材の実装面 11aに 2次元的に配置されている。よって、パッケージ基 材の実装面 11aの面積は大きくなり、半導体モジュールの大型化を招来してしまう。
[0079] 以上をまとめると、半導体素子として Si素子を用いれば、 50 X 104 A/m2以上の電流 密度の動作では Si- MOSFETはもとより Si- IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor )であっても、損失による発熱が増大するので、 Si素子の動作許容の温度 150°C程度 に保った状態で半導体モジュールを動作させ続けることは難しい。ここで、 Si-MOSF ETは半導体材料として Siを用いて形成された MOSFETであり、 SHGBTは半導体材 料として Siを用いて形成された IGBTである。 [0080] なお、 SHGBTは、 Sト MOSFETに比べて一桁以上電気抵抗を小さくできる。しかし 、 IGBTでは温度上昇によりその電気抵抗が減少する。そのため、電圧一定で IGBT を動作させれば、半導体素子を流れる電流量は増加し、 IGBTでの発熱量のさらなる 増大を招来し、熱暴走して場合によっては IGBTの破壊を招来してしまう。このことは 、一つの SHGBT内部の電流集中による破壊として、または、並列に接続された複数 の SHGBTの一つへの電流集中による破壊として観測される。
[0081] 一方、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素子を用いた場合、半導体モ ジュールを小型化するためにワイドバンドギャップ半導体素子を小型化すると、ワイド バンドギャップ半導体素子における電流密度が増加し、その結果、ワイドバンドギヤッ プ半導体素子における発熱量が増加してしまう。このような場合であっても、本実施 形態における熱伝導性シート部材 4を用いてワイドバンドギャップ半導体素子の一部 を覆えば、効率良く熱分離を行うことができる。すなわち、本発明は、ワイドバンドギヤ ップ半導体素子を小型化した場合に特に有効である。
[0082] 詳細に示すと、ワイドバンドギャップ半導体素子を小型化すると、ワイドバンドギヤッ プ半導体素子からの発熱量は増加する。熱伝導性シート部材を備えて!/、な!/、従来の 半導体モジュールでは、ワイドバンドギャップ半導体素子を小型化した場合、電子部 品をそのワイドバンドギャップ半導体素子から更に離して配置しなければ、ワイドバン ドギャップ半導体素子からの熱が電子部品に伝達してしまう。以上より、従来の半導 体モジュールでは、半導体モジュールの小型化を図るためにワイドバンドギャップ半 導体素子を小型化したにも関わらず、モジュールの大型化を招来してしまう。
[0083] ところ力 本実施形態における半導体モジュールでは、ワイドバンドギャップ半導体 素子を小型化した場合、電子部品をそのワイドバンドギャップ半導体素子の近くに実 装しても、ワイドバンドギャップ半導体素子からの熱は電子部品へ伝達されない。以 上より、本実施形態における半導体モジュールでは、ワイドバンドギャップ半導体素 子を小型化した場合であっても、電子部品を半導体素子に近づけて実装することが できるので半導体モジュールの小型化を図ることができる。
[0084] また、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素子を用いた場合、その熱伝導 率は Siの熱伝導率に比べて数倍以上であり、例えば炭化珪素 (SiC)の熱伝導率は 49 0 W/(m ' K)程度であり、ダイヤモンドの熱伝導率は 2000 W/(m - )程度である。この ように半導体素子の熱伝導率が高いので、半導体素子からの熱放出効率が高くなり 、その結果、半導体素子内において高電流密度部分での温度の上昇を抑えることが 出来る。
[0085] また、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素子を用いて形成された MOS FETを lkV程度の耐圧で使用すると、半導体素子として Si素子を用いて形成された MOSFETを同耐圧で使用する場合に比べて一桁以上小さい損失を実現でき、半導 体素子として Si素子を用いて形成された IGBTを同耐圧で使用する場合に比べて半 分以下の損失を実現できる。このような低損失性により、半導体素子が発する熱量の 減少効果を期待できる。
[0086] さらに、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素子により構成された MOSF ETを用いると、半導体素子として Si素子により構成された IGBTを用いた場合を凌 駕するほどの高耐圧低損失を達成できるため、 MOSFETの高速性を高電圧大電流 制御に活かすことも出来る。つまり、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素 子により構成された MOSFETを用いれば、半導体素子の応答速度が半導体素子に おけるスイッチング時間に対して遅い場合に生ずるスイッチング損失を低減すること も出来る。
[0087] また、半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体素子を用いて MOSFETを構成 すれば、 50 X 104 A/m2以上の電流密度の電流が流れても半導体素子の発熱を抑え ること力 Sでき、その結果、半導体モジュールを良好に動作させることができる。よって、 半導体モジュールにおいて、複数の半導体素子の少なくとも一つの活性領域がワイ ドバンドギャップ半導体素子により構成されていることが好ましぐそのような半導体モ ジュールは、 50 X 104 A/m2以上の電流密度の電流が流れる場合に適用することが 好ましい。
[0088] 実際、本願発明者は以下のことを確認している。すなわち、半導体素子としてワイド バンドギャップ半導体素子を用いて MOSFETを構成した場合、 50 X 104 A/m 以上 の電流密度で動作させてワイドバンドギャップ半導体素子を高温に保った場合の方 力 S、ワイドバンドギャップ半導体素子を低温に保っている場合よりも、ワイドバンドギヤ ップ半導体素子の電気抵抗が増大する。一般に、 M0SFETでは電圧を一定にして 動作させる場合が多!/、ので、ワイドバンドギャップ半導体素子が高温になった結果そ の電気抵抗が増大すると、ワイドバンドギャップ半導体素子を流れる電流量は減少す る。よって、 MOSFETでの発熱量が低下する。そのため、上記 SHGBTにおいて課題 であった熱暴走による破壊が起こらず、たとえ発熱によりワイドバンドギャップ半導体 素子の温度が 200°C以上（さらに 400°C以上）に上がっても、 MOSFETを安定して良 好に動作させることカでさる。
[0089] さらに、本願発明者は、半導体素子が炭化珪素（その中でも 4H-SiC)からなる半導 体素子であれば、他のワイドバンドギャップ半導体素子と比べて、低損失性、安定性 および信頼性等の面で優れていることを確認している。これは、低欠陥密度のウェハ が供給されていることに起因し、結晶中の欠陥に起因する絶縁破壊などの問題が起 こりにくいことと対応して!/、る、と本願発明者は考えて!/、る。
[0090] 以下に、本実施形態に力、かる半導体モジュール 10が奏する効果をまとめて記載す
[0091] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 10は熱分離を効率良く行うことができるの で、従来のモジュールに比べて電子部品 2を半導体素子 3の近くに実装することがで きる。よって、モジュールの小型化を図ることができ、さらには、モジュールの低コスト 化およひ生能向上を図ることができる。
[0092] 具体的には、熱伝導性シート部材 4が下部 4bを有しているので、半導体モジュール
10の動作により半導体素子 3が高温となっても、熱伝導性シート部材 4を冷却媒体 1 と略同温度に保つことができる。熱伝導性シート部材 4が側部 4cを有しているので、 電子部品 2, 22への熱の伝達を抑制することができる。熱伝導性シート部材 4が上部 4aを有しているので、熱分離だけでなく電磁波のノイズを吸収することができる。すな わち、熱伝導性シート部材 4が上部 4aを有していなくても熱分離を行うことができるが 、熱伝導性シート部材 4が上部 4aを有して!/、れば熱分離を更に効率良く行うことがで きるとともに電磁波のノイズを吸収することができる。よって、熱伝導性シート部材 4は 後述の第 1および第 2の変形例に示す形状であってもよい。
[0093] また、熱伝導性シート部材 4の上部 4aと下部 4bとの間 4dを通して導電性細線 5, 5 , …を設けることができるので、導電性細線 5, 5,…を短時間且つ容易に配線するこ とができる。その結果、半導体モジュール 10の製造時間の短縮および製造コストの 低廉化を図ることができる。
[0094] なお、本実施形態では、熱伝導性シート部材は、ある一部分（第 1の部分） 1S、それ 以外の一部分（第 2の部分）に近づくように曲げられていればよい。例えば、短尺方 向の一端に、短尺方向の他端が近づくように曲げられていてもよぐまた、長手方向 の中程の部分に、長手方向の一端が近づくように曲げられていてもよい。
[0095] (第 1の変形例）
図 4は、実施形態 1の第 1の変形例に力、かる半導体モジュール 110の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0096] 本変形例では、熱伝導性シート部材 114は、下部 114bおよび側部 114cを有して V、るが上部を有して!/、な!/、。このように熱伝導性シート部材 114が上部を有して!/、な くても側部 114cを有しているので、電子部品 2, 22への熱の伝達を抑制することがで き、熱分離を fiうこと力できる。
[0097] 本変形例に力、かる半導体モジュール 110の製法は、実施形態 1に記載の製法と略 同一であるが、熱伝導性シート部材 114を曲げる工程では、一端 41側が下部 114b となり他端 42側が側部 114cとなるように、熱伝導性シート部材 114を曲げる。
[0098] (第 2の変形例）
図 5は、実施形態 1の第 2の変形例に力、かる半導体モジュール 210の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0099] 本変形例では、熱伝導性シート部材 214は、実施形態 1に記載のように上部 214a 、下部 214bおよび側部 214cを有している力 S、その上部 214aは、半導体素子 3の上 面 3a全体を覆っていない。このように熱伝導性シート部材 214が半導体素子 3の上 面 3a全体を覆っていなくても、熱分離を行うことができる。
[0100] 本変形例に力、かる半導体モジュール 210の製法は、実施形態 1に記載の製法と略 同一であるが、熱伝導性シート部材 214を曲げる工程では、一端側が下部 214bとな り他端側が上部 214aとなるように、熱伝導性シート部材 214を曲げる。
[0101] 《発明の実施形態 2》 図 6は、実施形態 2にかかる半導体モジュール 20の構成を示す側面図である。な お、同図では、導電性細線を省略している。
[0102] 本実施形態では、上記実施形態 1とは異なり、対象部品が電子部品 2であり、対象 部品とは異なる他方の部品が半導体素子 3である。すなわち、熱伝導性シート部材 4 は、半導体素子 3ではなく電子部品 2の一部を覆っている。以下に、具体的に示す。
[0103] 熱伝導性シート部材 4は、上記実施形態 1のように、上部 4a、下部 4bおよび側部 4c を有している。上部 4aは、電子部品 2の上面 2aを覆っている。下部 4bは電子部品 2 の下面 2bと実装面 11aとの間に挟まれており、その表面積は上記実施形態 1と同じく 熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5以上である。側部 4cは、電子部品 2の第 1側 面（第 1の側面） 2cを覆っている。そして、半導体素子 3は、電子部品 2に対して熱伝 導性シート部材 4の側部 4cを隔てた反対側に実装されており、電子部品 22は、半導 体素子 3に対して電子部品 2を隔てた反対側に実装されている。
[0104] 上記実施形態 1と同じぐ上部 4aは下部 4bに接触していないので、導電性細線を 通すための孔を熱伝導性シート部材 4に形成しなくてもよい。
[0105] 本実施形態にかかる半導体モジュール 20では、半導体素子 3が熱伝導性シート部 材 4に覆われていないので、半導体素子 3が発した熱はその周囲へ拡散および伝達 する。しかし、電子部品 2の一部が熱伝導性シート部材 4に覆われており、上記実施 形態 1と同じく下部 4bの表面積は熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5以上である ので、冷却媒体の熱 (冷却熱）を熱伝導性シート部材 4全体に効率良く伝達させるこ と力 Sできる。よって、半導体素子 3が発した熱が電子部品 2に伝達することを防止でき る。さらに、電子部品 22は半導体素子 3に対して電子部品 2を隔てた反対側に実装 されているので、半導体素子 3が発した熱が電子部品 22に伝達することをも防止でき る。すなわち、本実施形態に力、かる半導体モジュール 20であっても、熱分離を効率 良く fiうこと力でさる。
[0106] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 20の製法は、上記実施形態 1に記載の半 導体モジュール 10の製法と略同一であるが、上記実施形態 1の図 3 (b)に示す工程 では、半導体素子 3ではなく電子部品 2を熱伝導性シート部材 4の一端 41側に配置 し、図 3 (c)に示す工程では、絶縁部材を設けない。また、図 3 (d)に示す工程では、 他端 42がー端 41の上に配置されるように熱伝導性シート部材 4を曲げ、その後、半 導体素子 3を電子部品 2に対して熱伝導性シート部材 4の側部 4cを隔てた反対側に 実装する。
[0107] 以上説明したように、本実施形態に力、かる半導体モジュール 20は、上記実施形態
1の半導体モジュール 10と略同一の効果を奏する。
[0108] なお、本実施形態は、以下に示す構成であってもよい。
[0109] 本実施形態のように電子部品 2を対象部品とする場合には、冷却媒体 1はそれほど 優れた冷却能力を有していなくてもよい。一方、上記実施形態 1のように発熱する半 導体素子 3を対象部品とする場合には、冷却媒体 1は優れた冷却能力を有している ことが好ましぐ金属製の冷却媒体を用いる場合には熱伝導率が大きい方が好まし い。
[0110] また、本実施形態にかかる半導体モジュールでは、図 6に示すように絶縁部材を備 えていなくても良い。なぜならば、電子部品の上面には電極が設けられていない場 合が多いので、熱伝導性シート部材の一部が電子部品の上面に接触してもその接 触箇所においてショートが発生する虞は極めて低いためである。もちろん、上記実施 形態 1のように絶縁部材を介在させてもよい。
[0111] さらに、熱伝導性シート部材は、上記実施形態 1における図 4に示すように上部を 有していなくても良ぐ同実施形態における図 5に示すように電子部品の上面の一部 を覆っていても良い。
[0112] 《発明の実施形態 3》
図 7は、実施形態 3にかかる半導体モジュール 30の構成図であり、図 7 (a)はその 上面図であり、図 7 (b)はその側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略し ている。図 8は、本実施形態における熱伝導性シート部材 4の斜視図である。
[0113] 本実施形態では、熱伝導性シート部材 4は、実施形態 1と同じく半導体素子 3の一 部を覆っている力 半導体素子 3の第 1側面 3cだけでなく第 3側面 3eも覆っている。 以下では、本実施形態における熱伝導性シート部材 4を具体的に示す。
[0114] 本実施形態における熱伝導性シート部材 4は、その一端 41側および他端 42側が 実装面 11 aに接触するように半導体素子 3の上から被せられており、上部 4aと、下部 4bおよび下部 4bと、側部 4cと、第 2の側部 4eとを有している。上部 4aは、熱伝導性 シート部材 4の長手方向中央に存在しており、上記実施形態 1と同じく半導体素子 3 の上面 3aを覆っている。下部 4bおよび下部 4bは、それぞれ、実装面のうち半導体素 子 3の外側に配置されており、熱伝導性シート部材 4の一端 41側および他端 42側に 存在している。側部 4cおよび第 2の側部 4eはそれぞれ上記実施形態 1と同じく上部 4 aの一部と下部 4bおよび下部 4bとの間に存在しており、側部 4cは半導体素子 3の第 1側面 3cを覆っており、第 2の側部 4eは半導体素子 3の第 3側面 3eを覆っている。こ れにより、冷却媒体 1の熱（冷却熱）は、まず下部 4bおよび下部 4bにそれぞれ伝達さ れ、次に側部 4cおよび第 2の側部 4eへそれぞれ伝達され、その後上部 4aへ伝達さ れ、このようにして熱伝導性シート部材 4全体に伝達される。すなわち、冷却媒体 1の 熱は、熱伝導性シート部材 4の一端 41および他端 42から長手方向における中央へ 伝達される。
[0115] 本実施形態に力、かる熱伝導性シート部材 4では、 2つの下部 4b, 4bの表面積の合 計が、上記実施形態 1に記載のように、熱伝導性シート部材 4の全表面積の 1/5以 上であることが好ましい。
[0116] また、上部 4aは、実装面 11から離れて存在しており、導電性細線 5, 5,…は、上部 4aと実装面 11との間 4dを通して設けられる。そのため、上記実施形態 1と同じぐ熱 伝導性シート部材 4に孔を設けなくても導電性細線 5, 5, …を設けることができる。
[0117] なお、熱伝導性シート部材 4の上部 4aは、図 7 (b)における手前側および奥側の二 方において実装面 11aに接触していない。しかし、例えば導電性細線 5, 5,…を図 7 (b)における手前側にのみ設ける場合には、熱伝導性シート部材 4の上部 4aは、同 図における奥側では実装面 11aに接触していてもよい。熱伝導性シート部材 4は、導 電性細線 5, 5,…に接触しないように曲げられていればよい。
[0118] 図 9 (a)乃至（c)は、本実施形態にかかる半導体モジュール 30の製造方法を示す 上面図である。
[0119] まず、図 9 (a)に示すように、冷却媒体 1の実装面 11aに、はんだ等の導電性接着 剤（不図示）を用いて半導体素子 3を固定する（工程 (a) )。その後、導電性細線 (不 図示）を用いて、冷却媒体 1に設けられた電極端子（不図示）と半導体素子 3とを電気 的に接続する。
[0120] 次に、図 9 (b)に示すように、半導体素子 3の上面 3aに絶縁部材 6を注入し、その上 面 3aおよび上記導電性細線を覆う。その後、同図に示す矢印の方向から熱伝導性 シート部材 4を近づけ、絶縁部材 6の上に熱伝導性シート部材 4を被せる（工程 (b) )
〇
[0121] このとき、熱伝導性シート部材 4の一端 41側および他端 42側を実装面 11aに接触 させる一方、熱伝導性シート部材 4全体を導電性細線 (不図示）には接触させないよ うにする。なお、上記実施形態 1に記載の接着方法を用いて、熱伝導性シート部材 4 の一端 41側および他端 42側を実装面 11aに接着させることが好ましい。
[0122] また、上記実施形態 1などで記載したように、熱伝導性シート部材 4のうち実装面 11 aに接触する部分（第 1の部分）の面積が熱伝導性シート部材 4の表面積の 1/5以上 となるように、熱伝導性シート部材 4を絶縁部材 6の上に被せる。
[0123] その後、図 9 (c)に示すように、電子部品 2を、半導体素子 3に対して熱伝導性シー ト部材 4の側部 4cを隔てた反対側に実装する（工程 (c) )。さらに、電子部品 22を、半 導体素子 3に対して電子部品 2を隔てた反対側に実装する。そして、導電性細線 (不 図示）を用いて、電子部品 2, 22と冷却媒体 1に設けられた電極端子（不図示）とをそ れぞれ電気的に接続する。これにより、図 7に示す半導体モジュール 30を製造するこ と力 Sできる。
[0124] このような半導体モジュール 30では、上記実施形態 1の半導体モジュール 10と同 じょうに半導体素子 3の発熱による熱伝導性シート部材 4の温度上昇を防止すること ができるので、熱分離を効率よく行うことができる。
[0125] なお、上記実施形態 1に記載のように、熱伝導性シート部材が上部を有していなく ても半導体モジュールは熱分離を効率よく行うことができる。そのため、熱伝導性シ 一ト部材は、以下の変形例に示す構成であってもよい。
[0126] (第 1の変形例）
図 10は、実施形態 3の第 1の変形例に力、かる半導体モジュール 130の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0127] 本変形例では、熱伝導性シート部材 134は、下部 134bと、側部 134cとを有してい る。側部 134cは、半導体素子 3の第 1側面 3cを覆っており、下部 134bは、側部 134 cから延びている。また、電子部品 2は、半導体素子 3に対して側部 134cを隔てた反 対側に実装されている。このように熱伝導性シート部材 134が上部を有していなくて も側部 134cを有しているので、熱分離を効率良く行うことができる。
[0128] 本変形例に力、かる半導体モジュール 130の製法は、実施形態 3に記載の製法と略 同一であるが、熱伝導性シート部材 134を曲げる工程では、一端が下部 134bとなり 他端が側部 134cとなるように、熱伝導性シート部材 134を曲げる。
[0129] (第 2の変形例）
図 11は、実施形態 3の第 2の変形例に力、かる半導体モジュール 230の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0130] 本変形例では、熱伝導性シート部材 234は、上部 234aと、 1つの下部 234bと、側 部 234cとを有している。上部 234aは、半導体素子 3の上面 3a全体を覆っている。側 部 234cは、上部 234aから延び、半導体素子 3の第 1側面 3cを覆っている。下部 23 4bは、側部 234cから延びて実装面 11aに接触している。このように半導体素子 3の 第 3側部 3eが熱伝導性シート部材 234に覆われていなくても、半導体素子 3の側部 3 cが熱伝導性シート部材 234に覆われていれば、電子部品 2, 22への熱の伝達を抑 制すること力 Sでさる。
[0131] 本変形例に力、かる半導体モジュール 230の製法は、実施形態 3に記載の製法と略 同一であるが、熱伝導性シート部材 234を曲げる工程では、一端が下部 234bとなり 他端が上部 234aとなるように、熱伝導性シート部材 234を曲げる。
[0132] (第 3の変形例）
図 12は、実施形態 3の第 3の変形例に力、かる半導体モジュール 330の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0133] 本変形例では、熱伝導性シート部材 334は、上部 334aと、 1つの下部 334bと、側 部 334cと、第 2の側部 334eとを有している。上部 334aは、半導体素子 3の上面 3a 全体を覆っている。側部 334cは、半導体素子 3の第 1側面 3cを覆うように上部 334a から延びており、第 2の側部 334eは、半導体素子 3の第 3側面 3eを覆うように上部 33 4aから延びている。下部 334bは、実装面 11aに接触するように第 2の側部 334eから 延びている。言い換えると、熱伝導性シート部材 334は、実施形態 3の熱伝導性シー ト部材 4とは異なり、側部 334cから延びる下部を有していない。このような場合であつ ても、下部 334bの表面積が熱伝導性シート部材 334の表面積の 1/5以上であれば 冷却媒体 1の冷却熱を熱伝導性シート部材 334に伝達させることができ、よって、熱 分離を効率良く行うことができる。
[0134] 本変形例に力、かる半導体モジュール 330の製法は、実施形態 3に記載の製法と略 同一であるが、熱伝導性シート部材 334を曲げる工程では、一端が側部 334cとなり 他端が下部 334bとなるように、熱伝導性シート部材 234を曲げる。
[0135] (第 4の変形例）
図 13は、実施形態 3の第 4の変形例に力、かる半導体モジュール 40の構成を示す 側面図である。
[0136] 本変形例では、対象部品が電子部品 2である。半導体モジュール 40は、実施形態
3の製法と略同一の製法に従って製法され、実施形態 3と同じく熱分離を効率良く行 うこと力 Sでさる。
[0137] なお、本変形例のように熱伝導性シート部材 4を用いて電子部品 2を覆う場合、そ の熱伝導性シート部材 4の形状は、実施形態 3の第 1乃至第 3の変形例に示す形状 であってもよい。
[0138] 《発明の実施形態 4》
図 14は、実施形態 4にかかる半導体モジュール 50の構成図である。なお、同図で は、導電性細線を省略している。
[0139] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 50は、上記実施形態 1と異なり、放熱板 7を 備えている。以下に具体的に示す。
[0140] 本実施形態における放熱板 7は、例えば、 GaNまたは Al O力 なる板であり、半
2 3
導体素子 3の下面 3bと熱伝導性シート部材 4の下部 4bとの間に挟まれて配置されて おり、半導体素子 3が発した熱を拡散させる。これにより、半導体素子 3が発した熱を 放熱板 7において拡散させることができるので、上記実施形態 1乃至 3の場合に比べ て半導体素子 3の温度上昇を防止することができる。また、熱伝導性シート部材 4は、 冷却媒体 1の実装面 11aおよび放熱板 7の下面 7bに接触している力 半導体素子 3 には直接接触していない。そのため、上記実施形態 1または 3のように熱伝導性シー ト部材 4が半導体素子 3に直接接触している場合に比べて、冷却媒体 1の冷却能力 カ小さくても熱伝導性シート部材 4の温度上昇を防止することができる。
[0141] また、放熱板 7が絶縁材料 (例えば GaNまたは Al O )からなる場合には、半導体
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素子 3の下面 3bに設けられた電極と熱伝導性シート部材 4との間を絶縁することがで き、その結果、半導体素子 3のアースと冷却媒体 1のアースとを別々にとることができ る。これにより、本実施形態に力、かる半導体モジュール 50は、熱遮蔽効果だけでなく ノイズ遮蔽効果を奏することもできる。
[0142] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 50の製法は、上記実施形態 1の半導体モ ジュール 10の製法と略同一である力 図 3 (b)に示す工程では、熱伝導性シート部 材 4の一端 41側の上に放熱板 7を配置し、はんだ等の導電性接着剤を介して放熱 板 7の上に半導体素子 3を固定する。
[0143] なお、本実施形態は、以下に示す構成であってもよい。
[0144] 放熱板 7は、上記実施形態 3にかかる半導体モジュール 30に設けられていても良く 、その場合には、半導体素子 3の下面 3bと実装面 11aとの間に介在されていることが 好ましい。これにより、上述のように放熱板 7において半導体素子 3が発する熱を拡散 させること力 Sでき、半導体素子 3の温度上昇を抑制することができる。
[0145] また、放熱板 7は、上記実施形態 2および上記実施形態 3の第 4の変形例のように 対象部品が電子部品 2である場合であっても、半導体素子 3の下面 3bと実装面 11a との間に介在されていてもよい。これにより、放熱板 7において半導体素子 3が発する 熱を拡散させることができるので、上記実施形態 2および上記実施形態 3の第 4の変 形例のように放熱板 7が設けられていない場合に比べて、半導体素子 3の温度上昇 を防止すること力できる。
[0146] さらに、熱伝導性シート部材は、上記実施形態 1の第 1の変形例（図 4)に示すよう に上部を有していなくても良ぐ同実施形態の第 2の変形例（図 5)に示すようにその 上部が半導体素子の上面の一部を覆っていても良い。また、熱伝導性シート部材は 、上記実施形態 3およびその変形例に示す形状であってもよい。
[0147] 《発明の実施形態 5》 図 15は、実施形態 5にかかる半導体モジュール 60の構成図である。なお、同図で は、導電性細線を省略している。
[0148] 本実施形態にかかる半導体モジュール 60は、上記実施形態 4にかかる半導体モジ ユール 50と略同一である力 電子部品 2と半導体素子 3との相対的な位置関係を異 にする。以下に、具体的に示す。
[0149] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 60では、冷却媒体 1の実装面 11aには支 柱 61が立てられており、支柱 61には、第 2の基板 62が冷却媒体 1の基板 1 1と略平 行となるように固定されている。第 2の基板 62には、電子部品 2が実装されている。
[0150] なお、支柱 61および第 2の基板 62は、冷却媒体 1と略同一の材質 (金属）からなつ てもよく、冷却媒体 1とは異なる材質 (例えば樹脂）からなつてもよい。第 2の基板 62に は電子部品 2が設けられるので、支柱 61および第 2の基板 62が冷却機能を有してい なくてもよいからである。
[0151] 本実施形態における熱伝導性シート部材 4は、上記実施形態 1および 4に記載のよ うに半導体素子 3の一部を覆っている。そのため、熱分離を効率良く行うことができる ので、図 15に示すように半導体素子 3の上方に電子部品 2を配置しても、電子部品 2 への熱伝達を抑制することができる。
[0152] 本実施形態に力、かる半導体モジュール 60は、上記実施形態 1に記載の製法に従 つて製造することができる。
[0153] なお、半導体モジュールは、上記実施形態 1乃至 3に記載のように放熱板 7を備え ていなくてもよい。また、半導体モジュールは、以下の変形例に示す構成であっても よい。
[0154] (第 1の変形例）
図 16は、実施形態 5の第 1の変形例に力、かる半導体モジュール 160の構成を示す 側面図である。図 17は、熱伝導性シート部材 164の上部 164aの形状を説明するた めの図である。なお、図 16では、導電性細線を省略している。また、図 17では、図を 明瞭にするため、絶縁部材、放熱部材および冷却媒体 1の冷却用フィンを省略して いる。
[0155] 本変形例では、熱伝導性シート部材 164の上部 164aは、実施形態 5とは異なり半 導体素子 3の上面 3a全体を覆っていない。以下に、具体的に示す。
[0156] 上咅 164aは、第 1の領域 161と第 2の領域 162とで挟まれた第 3の領域 163 (図 17 に示す斜線領域）内に存在している。第 1の領域 161は、半導体素子 3の第 1側面（ 第 1の側面） 3cと電子部品 2の第 1側面（第 1の側面） 2cとを結んで形成される領域で あり、第 2の領域 162は、半導体素子 3の第 3側面（第 2の側面） 3eと電子部品 2の第 3側面（第 2の側面） 2eとを結んで形成される領域である。
[0157] ここで、上記実施形態 1等に記載のように、半導体素子 3の第 1側面 3cは、熱伝導 性シート部材 164の側部 164cに覆われている側面であり、半導体素子 3の第 3側面 3eは、その第 1側面 3cとは反対側の側面である。また、図 17に示すように、電子部品 2の第 1側面 2cは、電子部品 2の側面のうち半導体素子 3の第 1側面 3cを正面から見 たときに正面に配置された側面であり、電子部品 2の第 3側面 2eは、その第 1側面 2c とは反対側の側面である。
[0158] このように熱伝導性シート部材 164の上部 164aの一部が第 3の領域 163内に存在 して!/、るので、熱伝導性シート部材が半導体素子の上面を覆ってレ、な!/、場合に比べ て、半導体素子 3からの熱が電子部品 2へ伝達することを阻止でき、熱分離を行うこと ができる。
[0159] 図 18 (a)および (b)は、本変形例に力、かる半導体モジュール 160の製造方法を示 す側面図である。
[0160] まず、図 18 (a)に示すように、冷却媒体 1の実装面 11aに支柱 61および第 2の基板 62が取り付けられた本体を用意する。そして、他端 42側が一端 41側よりも支柱 61寄 りとなるように熱伝導性シート部材 164を実装面 11aに配置する。それから、熱伝導 性シート部材 164の一端 41側（正確には、一端 41側のうち熱伝導性シート部材 4の 表面積の 1/5以上の面積を有する部分（第 1の部分））に、第 1側面 3cが第 3側面 3e よりも支柱 61寄りとなるように半導体素子 3を実装する。その後、導電性細線 (不図示 )を用いて半導体素子 3と冷却媒体 1に設けられた電極端子（不図示）とを電気的に 接続し、半導体素子 3の上面 3aに絶縁部材 6を注入して上面 3aおよびその導電性 細線を覆う。
[0161] 次に、第 2の基板 62に、第 1側面 2cが第 3側面 2eよりも支柱 61寄りとなるように電 子部品 2を実装し（工程 (b) )、導電性細線 (不図示）を用いて電子部品 2と第 2の基 板 62に設けられた電極端子（不図示）とを電気的に接続する。
[0162] 続いて、図 18 (b)に示すように、熱伝導性シート部材 164の他端 42が第 3の領域 1 63内に存在するように、熱伝導性シート部材 164を曲げる（工程 (c) )。これにより、熱 伝導性シート部材 164の第 2の部分 (本変形例では、熱伝導性シート部材 164の側 部 164c)が半導体素子 3の第 1側面 3cを覆うように配置され、本変形例にかかる半 導体モジュール 160を製造することができる。
[0163] なお、本変形例では、電子部品が半導体素子の直上に配置されていてもよい。こ の場合、熱伝導性シート部材は、本変形例のように曲げられていても良ぐ実施形態 5に記載のように曲げられていても良い。
[0164] (第 2の変形例）
図 19は、実施形態 5の第 2の変形例に力、かる半導体モジュール 260の構成を示す 側面図である。
[0165] 本変形例では、熱伝導性シート部材 164は、実施形態 5の第 1の変形例と同様に 上部 164a、下部 164bおよび側部 164cを有している。しかし、側部 164cは、同変形 例とは異なり、支柱 61に対して半導体素子 3を隔てた反対側に存在している。これに より、半導体素子 3と支柱 61との間に、側部 164cを設けるためのスペースを用意しな くてもよいので、実施形態 5の第 1の変形例と比べて半導体素子 3を支柱 61に近づけ て実装すること力できる。よって、本変形例では、実施形態 5の第 1の変形例に比べ て、半導体モジュールの小型化を図ることができる。
[0166] なお、図 16と図 19とを比較すると、半導体素子 3は、図 16では、第 1側面 3cが第 3 側面 3eよりも支柱 61寄りとなるように実装されている力 図 19では、第 3側面 3eが第 1側面 3cよりも支柱 61寄りとなるように実装されている。これは、本明細書において、 半導体素子の第 1側面を、熱伝導性シート部材の側部に覆われて!/、る側面として定 義しているためである。また、電子部品 2は、図 16では、第 1側面 2cが第 3側面 2eより も支柱 61寄りとなるように実装されている力 図 19では、第 3側面 2eが第 1側面 2cよ りも支柱 61寄りとなるように実装されている。これは、本明細書では、電子部品の第 1 側面を、半導体素子の第 1側面を正面から見たときに正面に配置されている電子部 品の側面として定義しているためである。
[0167] 図 20 (a)および (b)は、本変形例に力、かる半導体モジュール 260の製造方法を示 す側面図である。なお、以下では、実施形態 5の第 1の変形例における製法との相違 点を主に示す。
[0168] 図 20 (a)に示す工程では、図 18 (a)に示す工程とは異なり、一端 41側が他端 42 側よりも支柱 61寄りとなるように、熱伝導性シート部材 164を実装面 11aの上に配置 する。
[0169] 図 20 (b)に示す工程では、図 18 (b)に示す工程と同じぐ熱伝導性シート部材 164 の他端 42が第 3の領域 163内に存在するように、熱伝導性シート部材 164を曲げる（ 工程 (c) )。これにより、本変形例に力、かる半導体モジュール 260を製造することがで きる。
[0170] なお、半導体素子 3の発熱による支柱 61の温度上昇を防止するためには、実施形 態 5の第 1の変形例に示す構成をとることが好ましいが、半導体モジュールの小型化 および製造の簡便化を図るためには、本変形例に示す構成をとることが好ましい。
[0171] (第 3の変形例）
図 21は、実施形態 5の第 3の変形例に力、かる半導体モジュール 360の構成を示す 側面図である。なお、同図では、導電性細線を省略している。
[0172] 本変形例では、熱伝導性シート部材 364は、上部 364a、下部 364bおよび側部 36 4cを有している。上部 364aは、実施形態 5の第 1の変形例に記載の上部 164aと同 じぐ第 3の領域 163内に存在している。また、下部 364bは、上記実施形態 3と同じく 実装面 1 l aにお!/、て半導体素子 3の外側に存在して!/、る。このような場合であっても 、熱分離を行うことができる。
[0173] 図 22 (a)および (b)は、本変形例に力、かる半導体モジュールの製造方法を示す図 である。
[0174] まず、図 22 (a)に示すように、冷却媒体 1の実装面 11aに支柱 61および第 2の基板
62が取り付けられた本体を用意する。そして、実装面 11aに半導体素子 3を実装し、 電子部品 2を第 2の基板 62に実装する（工程 (a) )。その後、導電性細線 (不図示）を 用いて、半導体素子 3と冷却媒体 1に設けられた電極端子（不図示）とを電気的に接 続し、半導体素子 3の上面 3aに絶縁部材 6を注入して、上面 3aおよびその導電性細 線 (不図示）を覆う。また、導電性細線を用いて、電子部品 2と第 2の基板 62に設けら れた電極端子（不図示）とを電気的に接続する。
[0175] 次に、図 22 (b)に示すように、熱伝導性シート部材 364を用いて半導体素子 3の第 1側面 3cを覆う。このとき、熱伝導性シート部材 364の一端 41側を冷却媒体 1の実装 面 11 aに接触させ、熱伝導性シート部材 364の他端 42が第 3の領域 163内に存在 するように熱伝導性シート部材 364を曲げる（工程 (b) )。本変形例においても、熱伝 導性シート部材 364のうち実装面 11aに接触している部分の面積が熱伝導性シート 部材 364の表面積の 1/5以上となるように、熱伝導性シート部材 364を設けることが 好ましい。これにより、本変形例に力、かる半導体モジュール 360を製造することができ
[0176] なお、熱伝導性シート部材の形状は、上記実施形態 3 (図 7)や上記実施形態 3の 第 2および第 3の変形例（図 11、図 12)に示す形状であってもよい。また、熱伝導性 シート部材は、側部が支柱に対して半導体素子を隔てた反対側に存在するように、 曲げられていても良い。
[0177] 《その他の実施形態》
上記実施形態 1乃至 5は、以下に示す構成であってもよい。
[0178] 冷却媒体は、冷却用フィンを有する代わりに、基板を冷却するための冷却経路を有 していても良い。その冷却経路では、水や油などの液体を用いてもよぐ空気を用い てもよい。また、冷却媒体は、上記冷却経路が基板内に埋め込まれた構成であって あよい。
[0179] 半導体モジュールは、パッケージにより封止されていてもよぐパッケージとしては、 公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、樹脂封止パッケージ、セラミツ クパッケージ、金属パッケージもしくはガラスパッケージ等が挙げられる。
[0180] 上記実施形態 1、 2、 4および 5に示すように熱伝導性シート部材の下部の上に対象 部品を実装する場合、この下部に孔が開いていても良い。下部に孔が形成されてい ると、はんだなどの導電性接着剤を孔に充填させ、その導電性接着剤を介して対象 部品を冷却媒体に固定することができる。なお、上記実施形態 1に記載のように、孔 が形成された下部の表面積はその全表面積の 1/5以上であることが好ましい。
[0181] 半導体モジュールにおける半導体素子および電子部品の個数は、上記記載に限 定されない。いずれの場合であっても、半導体素子と電子部品との間において熱分 離を行うことができるように、熱伝導性シート部材を用いて半導体素子または電子部 品の一部を覆えばよい。
[0182] 熱伝導性シート部材は、一枚のシートが曲げられているとした力 S、複数枚のシート 部材を有していてもよい。この場合には、上部、下部および側部が相異なるシート部 材からなり、それらのシート部材が互いに接続されて!/、ることが好まし!/、。
[0183] 上記実施形態 1および 3乃至 5において、電子部品を実装するタイミングは上記タイ ミングに限定されない。
実施例
[0184] 本実施例では、上記実施形態 1乃至 4の半導体モジュールを動作させた場合に、 半導体素子および電子部品の温度変化を調べた。
(実施例 1)
実施例 1では、上記実施形態 1にかかる半導体モジュールと実質的に同一の半導 体モジュール (以下、「本実施例の半導体モジュール」と記す）を用いた。また、図 23 に示す参考例の半導体モジュールを用いた。
[0185] 本実施例の半導体モジュールを、上記実施形態 1に記載の方法に従って製造した 。このとき、図 3 (a)に示す工程において用意する熱伝導性シート部材には孔が開い ており、図 3 (b)に示す工程では孔にはんだを充填させ、孔を蓋するように半導体素 子を設けた。
[0186] 一方、参考例の半導体モジュールでは、半導体素子と電子部品との間の距離を、 本実施例の半導体モジュールにおける半導体素子と電子部品との間の距離と略同 一に設定した。すなわち、本実施例で用いた参考例の半導体モジュールでは、上記 距離は図 23に示すその距離よりも短かった。
[0187] その後、冷却媒体の温度を 85°Cに設定して、本実施例の半導体モジュールおよび 参考例の半導体モジュールを動作させた。動作終了後、各モジュールにおける半導 体素子および電子部品の温度を測定した。すると、本実施例の半導体モジュールで は、半導体素子の温度は 120°C程度であり、電子部品の温度は 90°C以下に保たれて いた。一方、参考例の半導体モジュールでは、電子部品の温度は 110°C程度であつ た。
[0188] また、熱伝導性シート部材を配置して!/、な!/、半導体モジュールと、本実施例の半導 体モジュールとを準備し、各々のモジュールの半導体素子を 100 kHzでスィッチン グさせ、半導体モジュールから 5 cm離れた位置において電子ノイズを測定した。す ると、熱伝導性シート部材を配置することにより、電子ノイズを一桁以上小さくすること ができた。
(実施例 2)
実施例 2では、上記実施形態 2にかかる半導体モジュールを用いた。すなわち、図 6に示す半導体モジュールを用いた。
[0189] まず、上記実施形態 2にかかる半導体モジュールを製造後、冷却媒体の温度を 85 °Cに設定して、半導体モジュールを動作させた。動作終了後、半導体素子および電 子部品の温度を測定すると、半導体素子の温度は 120°C程度であり、電子部品の温 度は 90°C以下に保たれて!/、た。
(実施例 3)
実施例 3では、上記実施形態 3にかかる 2つの半導体モジュール、すなわち、図 7に 示す半導体モジュールと図 13に示す半導体モジュールとを用レ、た。
[0190] まず、上記実施形態 3に記載の方法に従って図 7および図 13に示す半導体モジュ ールを製造後、冷却媒体の温度を 85°Cに設定して、半導体モジュールをそれぞれ動 作させた。動作終了後、半導体素子および電子部品の温度を測定すると、図 7に示 す半導体モジュールでは、半導体素子の温度は 120°C程度であり、電子部品の温度 は 90°C以下に保たれていた。図 13に示す半導体モジュールでは、半導体素子の温 度は 120°C程度であり、電子部品の温度は 90°C以下であった。
(実施例 4)
実施例 4では、上記実施形態 4にかかる半導体モジュールと実質的に同一の半導 体モジュールを用いた。すなわち、図 14に示す半導体モジュールを用いた。
[0191] まず、上記実施形態 4にかかる半導体モジュールを製造した。このとき、上記実施 例 1に記載するように、熱伝導性シート部材には孔が開いており、孔にはんだを充填 させその孔を蓋するように半導体素子を配置した。その後、冷却媒体の温度を 85°C に設定して、半導体モジュールをそれぞれ動作させた。動作終了後、半導体素子お よび電子部品の温度を測定すると、半導体素子の温度は 120°C程度であり、電子部 品の温度は 90°C以下に保たれて!/、た。
[0192] 以上、実施例 1乃至 4に示すように、電子部品の温度上昇を阻止でき、半導体素子 の温度上昇を小さく抑えることができた。
産業上の利用可能性
[0193] 以上説明したように、本発明は、半導体素子と電子部品などとを一体化することが でき、低損失、小型且つ低コストの半導体モジュールを提供することが可能となる。本 発明の半導体モジュールは、例えば、炭化珪素、 GaN、ダイヤモンド等のワイドバン ドギャップ半導体素子により構成される半導体素子を備えた半導体モジュールに用 いると好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 実装面を有する冷却媒体と、
前記実装面に実装され、動作時に相対的に多くの熱を発する半導体素子と、 前記実装面に実装され、動作時に相対的に少ない熱を発する電子部品と、 前記半導体素子および前記電子部品のどちらか一方である対象部品の一部を覆う 熱伝導性シート部材とを備え、
前記熱伝導性シート部材は、
前記実装面に接触している下部と、
前記下部から延び、前記対象部品の第 1の側面を覆う側部とを有し、 前記下部の表面積が、当該熱伝導性シート部材の表面積の 1/5以上であり、 前記対象部品とは異なる他方の部品は、前記対象部品に対して前記熱伝導性シ 一ト部材の前記側部を隔てた反対側に配置されていることを特徴とする半導体モジ ユール。
[2] 前記熱伝導性シート部材の熱伝導率は、 400 W/(m'K)以上であることを特徴とする 請求項 1に記載の半導体モジュール。
[3] 前記熱伝導性シート部材は、グラフアイトシートであることを特徴とする請求項 2に記 載の半導体モジュール。
[4] 前記熱伝導性シート部材は、前記側部から延び、前記対象部品の上面の少なくと も一部を覆う上部をさらに有していることを特徴とする請求項 1に記載の半導体モジュ ール。
[5] 前記熱伝導性シート部材の前記下部は、前記実装面と前記対象部品の下面との 間に挟まれていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体モジュール。
[6] 電極端子と、導電性細線とをさらに備え、
前記導電性細線は、前記対象部品から、前記熱伝導性シート部材の前記上部と前 記下部との間を通って当該熱伝導性シート部材の外へ延び、前記電極端子に接続 されていることを特徴とする請求項 5に記載の半導体モジュール。
[7] 前記熱伝導性シート部材の前記下部は、前記実装面において前記対象部品と前 記他方の部品との間に配置されていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体モ ジユーノレ。
電極端子と、導電性細線とをさらに備え、
前記導電性細線は、前記対象部品から、前記熱伝導性シート部材の前記上部と前 記実装面との間を通って当該熱伝導性シート部材の外へ延び、前記電極端子に接 続されていることを特徴とする請求項 7に記載の半導体モジュール。
さらに、前記対象部品と前記熱伝導性シート部材との間に介在する絶縁部材を備 えて!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の半導体モジュール。
前記電子部品は、前記半導体素子の上面よりも上に配置されることを特徴とする、 請求項 1に記載の半導体モジュール。
さらに、前記実装面と前記半導体素子の下面との間に配置された放熱板を備えて V、ることを特徴とする請求項 1に記載の半導体モジュール。
表面積の 1/5以上の面積を有する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するよう に、熱伝導性シート部材を前記実装面に配置する工程 (a)と、
前記熱伝導性シート部材の第 1の部分に、半導体素子および電子部品のどちらか 一方である対象部品を実装する工程 (b)と、
前記熱伝導性シート部材の第 2の部分が前記対象部品の第 1の側面を覆うように 前記熱伝導性シート部材を曲げる工程 (c)と、
前記対象部品とは異なる他方の部品を、前記対象部品に対して前記熱伝導性シ 一ト部材の前記第 2の部分を隔てた反対側に実装する工程 (d)と
を備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
冷却媒体の実装面に、半導体素子および電子部品のどちらか一方である対象部 品を実装する工程 (a)と、
表面積の 1/5以上の面積を有する第 1の部分が前記冷却媒体の実装面に接触す るとともに第 2の部分が前記対象部品の第 1の側面を覆うように熱伝導性シート部材 を曲げて、当該熱伝導性シート部材を前記冷却部材の実装面に配置する工程 (b)と 前記対象部品とは異なる他方の部品を、前記対象部品に対して前記熱伝導性シ 一ト部材の前記第 2の部分を隔てた反対側に実装する工程 (c)と を備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
[14] 表面積の 1/5以上の面積を有する第 1の部分が冷却媒体の実装面に接触するよう に熱伝導性シート部材を前記実装面に配置し、前記熱伝導性シート部材の前記第 1 の部分に半導体素子を実装する工程 (a)と、
前記半導体素子の上面の上方に電子部品を配置する工程 (b)と、
第 2の部分が前記半導体素子の上面の少なくとも一部を覆うように前記熱伝導性シ 一ト部材を曲げる工程 (c)とを備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造 方法。
[15] 冷却媒体の実装面に半導体素子を実装し、前記半導体素子の上面よりも上に電子 部品を配置する工程 (a)と、
表面積の 1/5以上の面積を有する第 1の部分が前記冷却媒体の実装面に接触す るとともに第 2の部分が前記半導体素子の上面の少なくとも一部を覆うように前記熱 伝導性シート部材を曲げて、当該熱伝導性シート部材を前記冷却媒体上に配置す る工程 (b)と
を備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
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