[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410314663.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104282641A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 新井規(guī)由;碓井修
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別是涉及從單側(cè)進行散熱的構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

近年，期待以節(jié)能為目的的電力電子業(yè)有較大發(fā)展。對功率半導(dǎo)體元件進行封裝而得到的半導(dǎo)體裝置即功率模塊被用作電力電子裝置的核心部，對電力電子業(yè)的發(fā)展做出重大貢獻。

功率模塊當(dāng)前的主流是，作為功率半導(dǎo)體元件，將二極管和以硅為基材的IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)作為基本結(jié)構(gòu)。功率半導(dǎo)體元件隨著時代進步而有所改良。但是，為了實現(xiàn)電力電子業(yè)的進一步發(fā)展，要求能夠可靠地控制更大的電流。作為滿足上述要求的方法，最有效的是將功率元件的基材由硅變更為碳化硅(SiC)。SiC材料本身的絕緣耐壓較強，即使在300℃的高溫下也能夠進行動作而不會發(fā)生熱失控，而且，如果以同一電流密度進行比較，動作時發(fā)生的損耗約為硅的10分之1，因此希望應(yīng)用于功率模塊。

在通常的功率模塊的背面?zhèn)嚷冻鲇杏摄~等優(yōu)良的熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的基座板。基座板通過螺釘?shù)染o固件而與散熱片機械地接合。散熱片由鋁或銅構(gòu)成。另外，在基座板和散熱片之間，為了降低接觸熱阻而涂敷散熱脂。

如果使功率模塊動作，則作為功率半導(dǎo)體元件的損耗(電流與電壓的積)而產(chǎn)生熱量。該熱量經(jīng)由基座板而通過散熱片向外部釋放。這樣，在從功率模塊的背面?zhèn)冗M行散熱的構(gòu)造中，將由功率半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量如何高效地傳遞至基座板是重要的。

由于功率模塊基本是絕緣構(gòu)造，因此通常基座板的上部具有絕緣層(絕緣基板、絕緣片)。由于絕緣層通常熱阻較大，因此在該部分的散熱較差。為了解決上述問題而采取提高絕緣層自身的熱傳導(dǎo)率，使厚度變薄等應(yīng)對方法。

例如在專利文獻1中，通過在半導(dǎo)體元件的下側(cè)以及上側(cè)這兩側(cè)設(shè)置散熱板，從而高效地進行散熱。

專利文獻1：日本特開2000－174180號公報

但是，增大絕緣基板自身的熱傳導(dǎo)率會存在下述問題，即，由于原材料本身價格非常高，因此導(dǎo)致成本變高。另外，使絕緣基板厚度變薄會存在下述問題，即，由于絕緣基板的容許強度降低，因此存在絕緣基板斷裂，絕緣耐壓不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種無需犧牲成本以及絕緣耐壓就提高了散熱性的半導(dǎo)體裝置。

該半導(dǎo)體裝置的特征在于，具有：基座板；絕緣層，其設(shè)置在基座板的上表面；金屬圖案，其設(shè)置在絕緣層的上表面；半導(dǎo)體元件，其與金屬圖案接合；以及絕緣基板，其與半導(dǎo)體元件的上表面接觸并配置在半導(dǎo)體元件的上表面，絕緣基板的端部在俯視觀察時位于半導(dǎo)體元件的外側(cè)，絕緣基板的端部與金屬圖案直接或間接地接合，半導(dǎo)體元件在上表面具有電極，在絕緣基板的俯視觀察時與半導(dǎo)體元件的上表面的電極重疊的部分處設(shè)置通孔。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明中的半導(dǎo)體裝置，在從半導(dǎo)體元件下表面進行散熱的基礎(chǔ)上，經(jīng)由絕緣基板以及與絕緣基板接合的金屬圖案，可以從半導(dǎo)體元件的上表面進行散熱。這樣，能夠?qū)殡S半導(dǎo)體元件的動作而產(chǎn)生的熱量，從半導(dǎo)體元件的下表面和上表面這兩側(cè)通過熱傳導(dǎo)向基座板傳熱。即，在通過與基座板接觸的散熱片進行散熱的現(xiàn)有方式的基礎(chǔ)上，無需犧牲絕緣性即可進行更高效的散熱。由此，能夠進一步抑制半導(dǎo)體元件的溫度上升，在與當(dāng)前相同的半導(dǎo)體元件的尺寸下，可以流過更大的電流。換句話說，能夠使半導(dǎo)體元件的動作電流密度(單位例如是[A/cm²])變大。另外，在以與當(dāng)前相同的動作電流進行動作的情況下，能夠與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比使半導(dǎo)體元件的尺寸小型化。由此，能夠使半導(dǎo)體裝置(功率模塊)整體的尺寸進行小型化。并且，也能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。

附圖說明

圖1是實施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖2是實施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖3是實施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖4是實施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的其他例子的剖面圖。

圖5是實施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖6是實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖7是實施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖8是前提技術(shù)所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

標(biāo)號的說明