[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 200710136794.4
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101123232A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 中島力;黑澤武史;水野惠
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所;日立原町電子工業株式會社
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及用于將交流電變換為直流電的交流-直流變換器的半導體裝置，尤其是，涉及用于將由交流發電機輸出的交流電變換為直流電的交流-直流變換器，對溫度變化的熱疲勞壽命要求高的汽車用半導體裝置。

背景技術

在用于汽車用交流-直流變換器的半導體裝置中，在將由交流發電機輸出的交流電變換為直流電的直流變換時，構成交流-直流變換器的半導體芯片產生的熱主要通過散熱板進行散熱，來抑制半導體芯片的溫度上升。

近年，汽車用交流發電機的使用動作溫度的要求，比作為以往使用動作溫度的要求值的大約180℃高20℃，在這樣高的使用動作溫度下，如果使用用于交流-直流變換器的半導體裝置，則半導體裝置的熱疲勞壽命有可能以比較小的熱疲勞壽命循環次數(熱疲労壽命サイクル數)達到極限。

因此，關于用于汽車用交流-直流變換器的半導體裝置，在特開2005-340267號公報中，公開了形成下述半導體裝置作為防止接合裝配后的冷卻過程和溫度循環試驗中半導體元件破裂，伴隨半導體元件的通電和切斷的熱疲勞壽命優異的半導體裝置的技術，即在半導體元件和兩電極端子之間，作為應力緩和材料，通過接合構件分別插入由熱膨脹率為10PPM(10×10^-6(1/℃))以下的Cu/Fe-Ni合金/Cu復合材料構成的薄板狀低熱膨脹構件，形成該薄板狀低熱膨脹構件的外形尺寸，在引線電極端子側，比半導體元件的電極面外形尺寸小，在基極端子側，比半導體元件電極面的外形尺寸大的結構的半導體裝置。

專利文獻1：特開2005-340267號公報。

發明內容

但是，在用于特開2005-340267號公報所述構成的汽車用交流-直流變換器的半導體裝置中，接合構件的熱膨脹系數與半導體芯片的熱膨脹系數以及引線電極體和支撐電極體的熱膨脹系數差別大，由交流發電機輸出的交流電變換為直流電的直流變換時，由于與自身發熱的半導體芯片相接合的接合構件產生的最大溫度和溫度變化幅度變大，因此接合構件的熱疲勞壽命，在比較小的熱疲勞壽命循環次數下就達到極限，具有在比較短的時間內，半導體裝置的熱疲勞壽命耗盡這樣的問題。

本發明的目的在于提供在具備用于將交流電變換為直流電的交流-直流變換器的半導體芯片的半導體裝置中，將半導體芯片中產生的熱有效地傳導到支撐電極體進行散熱，抑制作用于插入到半導體元件和電極端子之間的接合構件的最大溫度和溫度變化幅度，并且提高對于溫度變化的熱疲勞壽命的半導體裝置。

本發明的半導體裝置，其特征在于，具備半導體芯片、引線電極體和支撐電極體，在上述半導體芯片和引線電極體之間配設第二熱應力緩和體，分別在該第二熱應力緩和體、半導體芯片和引線電極體之間設置接合構件，將第二熱應力緩和體接合到引線電極體上，在半導體芯片和支撐電極體之間配設第一熱應力緩和體，分別在該第一熱應力緩和體、半導體芯片和支撐電極體之間設置接合構件，將第一熱應力緩和體與支撐電極體接合，第二熱應力緩和體由熱膨脹系數具有半導體芯片和引線電極體的各熱膨脹系數之間的數值特性的材料形成，第一熱應力緩和體，由熱膨脹系數具有半導體芯片和支撐電極體的各熱膨脹系數之間的值的特性，并且熱傳導率具有50～300W/(m·℃)特性的材料形成。

另外，本發明的半導體裝置，其特征在于，具備半導體芯片、引線電極體和支撐電極體，在上述半導體芯片和引線電極體之間設置接合構件，將半導體芯片與引線電極體接合，在半導體芯片和支撐電極體之間配設第一熱應力緩和體，在該第一熱應力緩和體、半導體芯片和支撐電極體之間分別設置接合構件，將第一熱應力緩和體與支撐電極體接合，第一熱應力緩和體由熱膨脹系數具有半導體芯片和支撐電極體的各熱膨脹系數之間的值的特性，并且熱傳導率具有50～300W/(m·℃)特性的材料形成。

通過本發明，能夠實現在具備用于將交流電變換為直流電的交流-直流變換器的半導體芯片的半導體裝置中，將半導體芯片中產生的熱有效地傳導到支撐電極體進行散熱，抑制作用于插入半導體元件和電極端子之間的接合構件的最大溫度和溫度變化幅度，并且提高相對于溫度變化的熱疲勞壽命的半導體裝置。

附圖說明：

圖1是表示作為本發明一個實施例的汽車用半導體裝置的剖面圖。

圖2是表示作為本發明的其他實施例的與交流發電機側連接的汽車用半導體裝置的剖面圖。

圖3是表示作為本發明不同的實施例的與交流發電機側連接的汽車用半導體裝置的剖面圖。

圖4是表示作為本發明其他不同的實施例的與交流發電機側連接的汽車用半導體裝置的剖面圖。