[發明專利]電力用半導體模塊

有效

• 申請號: 201710111257.8
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107204317B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 稻葉祐樹
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

本發明在利用焊料將引線端子接合至半導體元件的一個面的電力用半導體模塊中，提高半導體元件的表面電極的可靠性。將引線端子(15)與半導體元件(14)進行接合的引線端子下焊料(18)的0.2％耐力低于將半導體元件(14)與絕緣基板(13)進行接合的半導體元件下焊料(17)的0.2％耐力。因此，雖然半導體元件(14)會因通電產生自熱使引線端子(15)延伸，并經由引線端子下焊料(18)對半導體元件(14)施加應力，但會減輕0.2％耐力較低的引線端子下焊料(18)對半導體元件(14)施加的應力。由此，可提高與引線端子下焊料(18)接合的半導體元件(14)的表面電極的可靠性。

技術領域

本發明涉及一種使用了電力用半導體元件控制大電流、高電壓的電力用半導體元件的電力用半導體模塊。

背景技術

電力用半導體模塊含有多個電力用半導體元件，例如可用作逆變器裝置的功率轉換元件。作為電力用半導體元件，可列舉MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極晶體管)以及FWD(Free Wheeling Diode，續流二極管)等。此外，作為電力用半導體元件，可列舉將IGBT與FWD形成一體的RC(Reverse Conducting，反向導通)-IGBT、對于反向偏壓也具有充分耐壓性的RB(Reverse Blocking，反向阻斷)-IGBT等。

這種電力用半導體模塊中，半導體元件利用焊料將其背面的電極與絕緣基板進行接合，并利用焊料將正面的流過主電流的電極與布線用的導體進行接合。此處，眾所周知用于半導體元件的背面的焊料和用于正面的焊料使用不同物性的焊料(例如參照專利文獻1、2)。

專利文獻1的半導體裝置的目的在于，實現耐熱性和熱疲勞性優異的接合部。為了實現此目的，作為用來將半導體元件與絕緣基板的導體進行接合的糊料，使用了“Sn(錫)3.5Ag(銀)0.5Cu(銅)(熔融溫度：220℃)”。此外，作為將布線用導體與半導體元件進行接合的乳劑焊料，使用了“Sn20Ag5Cu(固相線的溫度：220℃、液相線的溫度：345℃)”。此外，也考慮到向半導體元件的表面側的散熱，與半導體元件接合的布線用導體中，與半導體元件接合的部分由通過壁厚增加了與半導體元件的接合面積的銅材構成，布線部從其上端向半導體元件的面方向延伸。

專利文獻2公開了一種利用兩個導體構件包夾半導體元件的裝置，在焊料回流時位于半導體元件的下側的焊料的凝固點低于位于半導體元件的上側的焊料的凝固點。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-287064號公報

專利文獻2：日本專利第4730181號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

用于電力用半導體模塊的半導體元件的芯片實現了薄型化，利用硅基板出現了厚度為100微米(μm)以下的芯片。此外，半導體元件構成為，分別利用焊料將作為其支承體的絕緣基板以及布線用導體的引線端子進行接合。并且，利用例如環氧樹脂將如此構成的半導體元件、絕緣基板以及引線端子進行密封。

引線端子因半導體元件的發熱而出現熱膨脹。此時，由于引線端子因樹脂的密封而被按入，所以其會向厚度較薄的半導體元件膨脹。因此，半導體元件受到來自引線端子的較大應力，有時會因此導致半導體元件的表面電極出現裂紋，甚至發生破損。

本發明鑒于上述問題開發而成，其目的在于，提供一種電力用半導體模塊，利用焊料將半導體元件的背面接合至絕緣基板，并利用焊料將引線端子接合至半導體元件的正面，提高半導體元件的表面電極的可靠性。

解決技術問題所采用的技術方案