[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 200980116449.1
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN102017140A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 添野明高
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/18;H01L23/473
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;孫麗梅

技術領域

本發明涉及一種包括多個半導體元件并提高了散熱效率的半導體裝置。

背景技術

一直以來，公開有一種包括由互不相同的半導體材料所形成的多種半導體元件的半導體裝置。例如，在電動機驅動用的電力轉換裝置中，采用包括IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：絕緣柵雙極性晶體管)和與該IGBT成對的二極管的IGBT模塊。在該IGBT模塊所包含的IGBT和二極管的溫度額定上限不同的情況下，由碳化硅(SiC)制作溫度額定上限較高的元件(即，由SiC半導體元件構成)，并由硅(Si)制作溫度額定上限較低的元件(即，由Si半導體元件構成)(例如，參照專利文獻1)。

雖然碳化硅的耐熱性高于硅，但由于制造比硅制的半導體更困難，因此使用于構造比晶體管這種開關元件更為簡單的二極管。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2004-221381號公報

發明內容

發明所要解決的課題

但是，由于在現有的半導體裝置中，溫度額定上限不同的半導體元件均被搭載在共用的散熱板上，因此存在散熱效率的低下、由于熱干涉對半導體元件的動態特性產生影響而導致的可靠性降低的問題。

因此，本發明的目的在于，提供一種提高散熱效率，由此提高了可靠性的半導體裝置。

用于解決課題的方法

本發明的一種形式的半導體裝置，具有：第1層疊體，其依次包括第1散熱板、第1絕緣層、第1導電層以及第1半導體元件；第2層疊體，其依次包括第2散熱板、第2絕緣層、第2導電層以及由不同于所述第1半導體的半導體材料形成的第2半導體元件；連接部，其對所述第1導電層和所述第2導電層進行電連接，其中，所述第1層疊體和所述第2層疊體之間處于熱絕緣狀態。

另外，可以采用以下結構，即，所述第2半導體元件為溫度額定上限高于所述第1半導體元件的半導體元件，而對所述第2半導體元件和所述第2導電層之間進行電連接的焊料，由耐熱性高于對所述第1半導體元件和所述第1導電層之間進行電連接的焊料的焊接材料構成。

另外，可以采用以下結構，即，所述第2半導體元件為溫度額定上限高于所述第1半導體元件的半導體元件，而對所述第2絕緣層和所述第2散熱板之間進行連接的焊料，由耐熱性高于對所述第1絕緣層和所述第1散熱板之間進行連接的焊料的焊接材料構成。

另外，可以采用以下結構，即，所述第2半導體元件為溫度額定上限高于所述第1半導體元件的半導體元件，還具有搭載所述第1散熱板以及所述第2散熱板的冷卻裝置，所述第2半導體元件被配置在，所述冷卻裝置的冷卻介質的流道中，比所述第1半導體元件更靠上游一側。

另外，可以采用以下結構，即，所述第2散熱板被搭載于所述冷卻裝置上時所占的第2區域的面積，大于所述第1散熱板被搭載于所述冷卻裝置上時所占的第1區域的面積。

另外，可以采用以下結構，即，所述第1散熱板和所述第2散熱板于所述冷卻裝置上的搭載位置，在高度方向上不同。

另外，可以采用以下結構，即，所述第1半導體和所述第2半導體由溫度額定上限不同的半導體材料構成。

另外，可以采用以下結構，即，在所述第1層疊體和所述第2層疊體之間，配置有樹脂制的熱絕緣部。

另外，可以采用以下結構，即，所述第1半導體元件為Si半導體元件，所述第2半導體元件為SiC半導體元件、GaN半導體元件或金剛石半導體元件。

另外，可以采用以下結構，即，所述第1半導體元件為，被包含在逆變器或轉換器中的IGBT，而所述第2半導體元件為，與所述IGBT成對的二極管。

另外，可以采用以下結構，即，包含所述IGBT以及所述二極管的組的逆變器或轉換器被構成為，模塊化的電力轉換裝置群。

發明的效果

根據本發明，可獲得以下特有的效果，即，能夠提供一種提高散熱效率，由此提高了可靠性的半導體裝置。

附圖說明

圖1為表示采用了實施方式1中的半導體裝置的電路結構。

圖2為表示實施方式1中的半導體裝置的剖面結構的圖。

圖3為表示實施方式1中的半導體裝置被模塊化而構成電力轉換裝置群的電路的俯視圖。

圖4為表示實施方式1的半導體裝置的冷卻器100整體中的、冷卻水的流道100A的路徑的一個示例的圖。

圖5為表示實施方式2中的半導體裝置的剖面結構的圖。

圖6為表示實施方式3中的半導體裝置的剖面結構的圖。

圖7為表示實施方式4中的半導體裝置的剖面結構的圖。