專利名稱：半導(dǎo)體裝置,半導(dǎo)體單元和電力用半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體單元和電力用半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
作為將半導(dǎo)體元件電連接和機械連接到電極圖案上的焊料，為了把來自作為發(fā)熱體的半導(dǎo)體元件的熱影響抑制到最小限度，而使用具有比半導(dǎo)體元件的動作溫度高的融點的焊料。在半導(dǎo)體裝置中，在基板上除了設(shè)有半導(dǎo)體元件以外，還設(shè)有與半導(dǎo)體元件導(dǎo)通的電極端子等其他部件。例如，設(shè)有電極端子，使其一端側(cè)在封裝內(nèi)連接到基板上，另一端側(cè)延伸到封裝外(例如參考日本特開平11-26666號公報)。在此，雖然半導(dǎo)體元件由高融點的焊料(高融點焊料)連接到電極圖案上，但是為了使組裝容易，而由比連接半導(dǎo)體元件的焊料的融點低的例如共晶焊料來連接電極端子。 在該結(jié)構(gòu)中，若使半導(dǎo)體元件實現(xiàn)高溫動作，則連接電極端子的焊料會受到半導(dǎo)體元件的發(fā)熱的影響。由于該熱影響，低融點的焊料變得容易脆化，在施加到焊料的應(yīng)力等負(fù)荷的作用下，導(dǎo)致部件的連接可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式提供緩和從半導(dǎo)體元件傳遞到周邊部件的熱影響、且防止周邊部件的連接可靠性降低的半導(dǎo)體裝置、半導(dǎo)體單元和電力用半導(dǎo)體裝置。根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置，具有絕緣基板；在所述絕緣基板的主表面上相互隔開間隔地設(shè)置的第一電極圖案和第二電極圖案；連接到所述第一電極圖案上的半導(dǎo)體元件；連接到所述第二電極圖案上的電極端子；以及電連接所述第一電極圖案和所述第二電極圖案、且具有比所述第一電極圖案的熱阻更大的熱阻的連接用配線。根據(jù)另一實施方式的半導(dǎo)體裝置，具有第一絕緣基板；與所述第一絕緣基板隔開間隔地設(shè)置的第二絕緣基板；設(shè)置在所述第一絕緣基板的主表面上的第一電極圖案；設(shè)置在所述第二絕緣基板的主表面上的第二電極圖案；連接到所述第一電極圖案上的第一半導(dǎo)體元件；以及連接到所述第二電極圖案上、且具有與所述第一半導(dǎo)體元件的動作期間的至少一部分重疊的動作期間的第二半導(dǎo)體元件。根據(jù)另一實施方式的電力用半導(dǎo)體裝置，具有絕緣基板；在所述絕緣基板的主表面上相互隔開間隔地設(shè)置的第一電極圖案和第二電極圖案；連接到所述第一電極圖案上的電力用半導(dǎo)體元件；連接到所述第二電極圖案上的電極端子；以及電連接所述第一電極圖案和所述第二電極圖案、且具有比所述第一電極圖案的熱阻更大的熱阻的連接用配線。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了緩和從半導(dǎo)體元件傳遞到周邊部件的熱影響、且防止周邊部件的連接可靠性降低的半導(dǎo)體裝置、半導(dǎo)體單元和電力用半導(dǎo)體裝置。


圖1是說明根據(jù)第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖2是說明根據(jù)參考例的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖3是說明根據(jù)第一實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖4是說明根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖5是說明根據(jù)第二實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖6是說明根據(jù)第三實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖7是在根據(jù)第三實施方式的半導(dǎo)體裝置中，說明沿第一方向的截面的模式截面圖。圖8是說明根據(jù)第四實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式平面圖。圖9是說明元件間的熱集中的模式平面圖。圖10是說明根據(jù)第四實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式平面圖。圖11是說明間隔L下的放熱狀態(tài)的模式截面圖。圖12是說明根據(jù)第五實施方式的半導(dǎo)體單元的模式截面圖。圖13是說明電力用半導(dǎo)體裝置的一個例子的電路圖。
具體實施例方式在下文中，基于

本發(fā)明的實施方式。另外，附圖是模式的或概念性的，各部分的厚度和寬度的關(guān)系、各部分之間的大小的比例系數(shù)等不必限定為與現(xiàn)實中相同。此外，即使表示相同的部分時，在附圖中也存在以彼此不同的尺寸和比例系數(shù)表示的情況。此外，在本申請的說明書和各附圖中，對與已給出的附圖相關(guān)而與已描述的元件相同的元件，附加相同的附圖標(biāo)記，并且適當(dāng)?shù)厥÷云湓敿?xì)的說明。(第一實施方式)圖1是說明根據(jù)第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖1 (a)是根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置110的模式立體圖，圖1 (b)是在圖1 (a) 中示出的A-A’箭頭所示的模式截面圖。半導(dǎo)體裝置110具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線50。在絕緣基板10上，例如采用陶瓷基板。絕緣基板10例如連接到基板15上?；?15例如是由Cu(銅)制成的金屬板，作為半導(dǎo)體裝置110的固定用板使用，并且也作為放熱板使用。在絕緣基板10的第二主表面IOb上設(shè)有金屬膜M。該金屬膜M和基板15由焊料 H連接。在絕緣基板10的第一主表面IOa上，設(shè)有第一電極圖案21和第二電極圖案22。 第一電極圖案21和第二電極圖案22在絕緣基板10的第一主表面IOa上相互隔開間隔地設(shè)置。
半導(dǎo)體元件30連接到第一電極圖案21上。半導(dǎo)體元件30形成為對半導(dǎo)體基板進行切割后的芯片狀。在半導(dǎo)體元件30上除了晶體管及二極管等有源元件以外，還包含電阻及電容等無源元件。半導(dǎo)體元件30作為由于通電及動作而產(chǎn)生熱量的發(fā)熱體被使用。半導(dǎo)體元件30的背面30b由焊料Hl連接到第一電極圖案21。半導(dǎo)體裝置30由焊料Hl (第一連接部件)電連接和機械連接到第一電極圖案21上。電極端子40連接到第二電極圖案22上。電極端子40設(shè)置為一端40a連接到第二電極圖案22上，另一端40b延伸到未圖示的封裝外側(cè)。雖然在圖1中示例的電極端子40 為一個，但是根據(jù)需要也可以設(shè)置為多個。電極端子40的一端40a由焊料H2(第二連接部件)連接到第二電極圖案22。連接用配線50是將第一電極圖案21和第二電極圖案22電連接的金屬配線。作為連接用配線50，例如采用接合線(# > fM > ” η )。雖然在圖ι中示例的連接用配線50是一個，但是根據(jù)需要也可以設(shè)置為多個。連接用配線50具有比第一電極圖案21的熱阻更大的熱阻。在此，熱阻意味著在每單位時間內(nèi)的發(fā)熱量下的溫度上升量。即，熱阻是表示溫度傳遞難度的值，越大越難以傳遞熱量。在半導(dǎo)體裝置110中，第一電極圖案21和第二電極圖案22相互隔開間隔地設(shè)置。 因此，不能從第一電極圖案21向第二電極圖案22直接傳遞熱量。第一電極圖案21的熱量經(jīng)由連接用配線50向第二電極圖案22傳遞。由此，變成為第一電極圖案21的熱量經(jīng)由連接用配線50的熱阻向第二電極圖案22傳遞。因此，與第一電極圖案21和第二電極圖案22 直接連接的情況相比，通過連接用配線50的熱阻而使熱傳導(dǎo)得到抑制。在此，作為第一電極圖案21和第二電極圖案22，例如采用銅(Cu)。此外，作為連接用配線50，例如采用Al (鋁)。由此，設(shè)置在第一電極圖案21和第二電極圖案22之間的連接用配線50成為在從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)路徑上的熱阻。因此，能夠抑制從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。(參考例)圖2是說明根據(jù)參考例的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖2 (a)是根據(jù)參考例的半導(dǎo)體裝置190的模式立體圖，圖2 (b)是在圖2 (a)中示出的B-B ’箭頭所示的模式截面圖。半導(dǎo)體裝置190具有絕緣基板10，電極圖案20，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線50。即，在半導(dǎo)體裝置190中，在絕緣基板10的第一主表面IOa上一體地設(shè)有電極圖案20。半導(dǎo)體元件30的背面30b由焊料Hl連接到電極圖案20。此外，電極端子40的一端40a經(jīng)由焊料H2連接到電極圖案20。也就是，半導(dǎo)體元件30和電極端子40分別連接到同一電極圖案20上。在根據(jù)參考例的半導(dǎo)體裝置190中，由作為發(fā)熱體的半導(dǎo)體元件30產(chǎn)生的熱量經(jīng)由電極圖案20向電極端子40側(cè)傳遞。g卩，半導(dǎo)體元件30所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由電極圖案20 直接傳導(dǎo)到電極端子40側(cè)。對此，在根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置110中，連接半導(dǎo)體元件30的第一電極圖案21和連接電極端子40的第二電極圖案22相互隔開間隔地設(shè)置。因此，半導(dǎo)體元件30 產(chǎn)生的熱量不會經(jīng)由第一電極圖案21向電極端子40側(cè)直接傳導(dǎo)。在此，用于半導(dǎo)體元件30的連接的焊料Hl具有比半導(dǎo)體元件30的動作溫度高的融點。例如，在作為半導(dǎo)體元件30的一個例子的IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)中，存在動作溫度(Tj 結(jié)點溫度)為150°C左右的情況。作為焊料H1，采用具有比動作溫度Tj高的例如300°C左右的融點的高融點焊料。另一方面，根據(jù)使組裝容易的觀點，連接電極端子40的焊料H2采用具有比焊料Hl 融點低的、例如183°C的融點的共晶焊料。 在根據(jù)參考例的半導(dǎo)體裝置190中，從半導(dǎo)體元件30產(chǎn)生的熱量經(jīng)由電極圖案20 向電極端子40側(cè)直接傳導(dǎo)。因此，半導(dǎo)體元件30在動作溫度Tj下進行動作的情況下，該熱量經(jīng)由電極圖案20向電極端子40側(cè)直接傳導(dǎo)。連接電極端子40的焊料H2的融點接近半導(dǎo)體元件30的動作溫度Tj。因此，受到經(jīng)由電極圖案20傳導(dǎo)的熱量的影響，焊料H2變得容易脆化。電極端子40由于與外部配線相連接(未圖示)，所以容易受到外部配線的應(yīng)力。 因此，若發(fā)生焊料H2的脆化且來自外部配線的應(yīng)力施加到焊料H2上，則容易產(chǎn)生焊料H2 的剝離等。因此，電極端子40和電極圖案20的連接可靠性受到影響。對此，在根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置110中，由半導(dǎo)體元件30產(chǎn)生的熱量不會經(jīng)由第一電極圖案21向電極端子40側(cè)直接傳導(dǎo)。因此，即使半導(dǎo)體元件30在動作溫度Tj 下動作，電極端子40側(cè)的焊料H2也不會直接受到半導(dǎo)體元件30的熱量的影響。因此，抑制了由于半導(dǎo)體元件30的熱量影響而導(dǎo)致的焊料H2的脆化。通過抑制焊料H2的脆化，防止了電極端子40和第二電極圖案22的連接可靠性的降低。(第一實施方式的另一例子)圖3是說明根據(jù)第一實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖3(a)是根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置111的模式立體圖，圖3 (b)是在圖3(a) 中示出的C-C’箭頭所示的模式截面圖。半導(dǎo)體裝置111具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線51。連接用配線51是與電力用電流對應(yīng)的配線，例如采用母線(busbar，O ^—)。 連接用配線51配置為跨過第一電極圖案21和第二電極圖案22。連接用配線51的一端連接到第一電極圖案21，另一端連接到第二電極圖案22。連接用配線51通過焊料H3分別連接到第一電極圖案21和第二電極圖案22上。連接用配線51具有比第一電極圖案21的熱阻更大的熱阻。作為連接用配線51， 例如采用Al (鋁)或狗(鐵)。由此，設(shè)置在第一電極圖案21和第二電極圖案22之間的連接用配線51成為在從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)路徑上的熱阻。因此， 能夠抑制從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。(第二實施方式)圖4是說明根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖4(a)是根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置120的模式立體圖，圖4(b)是在圖4(a) 中示出的D-D’箭頭所示的模式截面圖。
半導(dǎo)體裝置120具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線50。在根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體裝置120中，絕緣基板10具有第一絕緣基板11和與第一絕緣基板11隔開間隔地設(shè)置的第二絕緣基板12。在第一絕緣基板11的第一主表面 Ila上設(shè)有第一電極圖案21。此外，在第二絕緣基板12的第一主表面1 上設(shè)有第二電極圖案22。第一絕緣基板11例如連接到基板15上。第一絕緣基板11的第二主表面lib上設(shè)置有金屬膜M，該金屬膜M和基板15由焊料H連接。第二絕緣基板12也同樣地例如連接到基板15上。第二絕緣基板12的第二主表面12b上設(shè)置有金屬膜M,該金屬膜M和基板 15由焊料H連接。半導(dǎo)體元件30由焊料Hl連接到第一絕緣基板11上的第一電極圖案21上。此外， 電極端子40由焊料H2連接到第二絕緣基板12上的第二電極圖案22上。連接用配線50是電連接第一電極圖案21和第二電極圖案22的金屬配線。作為連接用配線50，例如采用接合線。連接用配線50具有比第一電極圖案21的熱阻更大的熱阻。在半導(dǎo)體裝置120中，第一電極圖案21和第二電極圖案22相互隔開間隔地設(shè)置。 因此，不能從第一電極圖案21直接向第二電極圖案22傳遞熱量。因此，與使第一電極圖案21和第二電極圖案22直接連接的情況相比，通過連接用配線50的熱阻從而抑制了熱傳導(dǎo)。在半導(dǎo)體裝置120中，進一步地，絕緣基板10被分割為第一絕緣基板11和第二絕緣基板12，并相互隔開間隔地配置。因此，不能從第一電極圖案21經(jīng)由絕緣基板10直接向第二電極圖案22傳遞熱量。因此，與絕緣基板10不被分割的情況相比，抑制了從第一電極圖案21經(jīng)由絕緣基板10向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。(第二實施方式的另一例子)圖5是說明根據(jù)第二實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖5(a)是根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置121的模式立體圖，圖5 (b)是在圖5(a) 中示出的E-E’箭頭所示的模式截面圖。半導(dǎo)體裝置121具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線51。在根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體裝置121中，絕緣基板10具有第一絕緣基板11和第二絕緣基板12。在第一絕緣基板11的第一主表面Ila上設(shè)有第一電極圖案21。此外， 在第二絕緣基板12的第一主表面1 上設(shè)有第二電極圖案22。連接用配線51是與電力用電流對應(yīng)的配線，例如采用母線。連接用配線51配置為跨過第一電極圖案21和第二電極圖案22。連接用配線51的一端連接到第一絕緣基板 11上的第一電極圖案21，另一端連接到第二絕緣基板12上的第二電極圖案22。連接用配線51通過焊料H3分別連接到第一電極圖案21和第二電極圖案22上。連接用配線51具有比第一電極圖案21的熱阻更大的熱阻。作為連接用配線51， 例如采用Al (鋁)或狗(鐵)。由此，設(shè)置在第一電極圖案21和第二電極圖案22之間的連接用配線51成為在從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)路徑上的熱阻。因此，能夠抑制從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。進一步地，在半導(dǎo)體裝置121中，絕緣基板10被分割為第一絕緣基板11和第二絕緣基板12，并且相互隔開間隔地配置。因此，不能從第一電極圖案21經(jīng)由絕緣基板10直接向第二電極圖案22傳遞熱量。因此，與絕緣基板10不被分割的情況相比，抑制了從第一電極圖案21經(jīng)由絕緣基板10向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。(第三實施方式)圖6是說明根據(jù)第三實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式圖。圖6(a)是根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置130的模式立體圖，圖6 (b)是在圖6(a) 中示出的F-F’箭頭所示的模式截面圖。半導(dǎo)體裝置130具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，半導(dǎo)體元件30，電極端子40，和連接用配線52。連接用配線52具有與第一電極圖案21和第二電極圖案22相同的材質(zhì)，并且一體地設(shè)置。在此，將與從第一電極圖案21朝向第二電極圖案22的方向垂直的方向作為第一方向X。圖7是在根據(jù)第三實施方式的半導(dǎo)體裝置中，說明沿第一方向的截面的模式截面圖。圖7 (a)是在圖6 (a)中示出的Χ1-ΧΓ箭頭所示的模式截面圖，圖7 (b)是在圖6 (a) 中示出的X2-X2’箭頭所示的模式截面圖。S卩，圖7(a)模式地示出連接用配線52的沿第一方向X的截面。此外，圖7(b)模式地示出第一電極圖案21的沿第一方向X的截面。在連接用配線52的一部分上設(shè)有孔52h。因此，在連接用配線52的沿第一方向X 的截面的面積Sl (參考圖7(a))比第一電極圖案21的沿第一方向X的截面的面積S2(參考圖7(b))小。由于面積Sl比面積S2小，所以即使采用相同的材質(zhì)，連接用配線52的熱阻也比第一電極圖案21的熱阻大。并且，面積Sl越小，連接用配線52的熱阻越大。因此， 若通過孔52h的大小及個數(shù)來調(diào)整面積Si，則可以將熱阻設(shè)定為期望的值。在半導(dǎo)體裝置130中，設(shè)置在第一電極圖案21和第二電極圖案22之間的連接用配線52成為在從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)路徑上的熱阻。因此，能夠抑制從第一電極圖案21向第二電極圖案22的熱傳導(dǎo)。并且，雖然在圖6中示例的連接用配線52中，通過在其一部分上設(shè)置孔5 來調(diào)整面積Si，但是也可以通過沿第一方向X的長度(寬度)來調(diào)整面積Si。即，使連接用配線52的寬度比第一電極圖案21的寬度窄。在厚度相同的情況下，寬度越窄，連接用配線52 的熱阻越大。(第四實施方式)圖8是說明根據(jù)第四實施方式的半導(dǎo)體裝置的模式平面圖。根據(jù)第四實施方式的半導(dǎo)體裝置140具有多個半導(dǎo)體元件30(30A 30D)。如圖8中所示，半導(dǎo)體裝置140具有絕緣基板10，第一電極圖案21，第二電極圖案22，和多個半導(dǎo)體元件30 (30A 30D)。雖然在圖8中示例的半導(dǎo)體裝置140中具有四個半導(dǎo)體元件30A 30D，但是也可以具有彼此的動作期間的至少一部分重疊的兩個以上的半導(dǎo)體元件30。
在此，半導(dǎo)體元件30A和半導(dǎo)體元件30C彼此的動作期間的至少一部分重疊。此外，半導(dǎo)體元件30B和半導(dǎo)體元件30D彼此的動作期間的至少一部分重疊。另一方面，半導(dǎo)體元件30A和半導(dǎo)體元件30B彼此的動作期間不同。此外，半導(dǎo)體元件30C和半導(dǎo)體元件 30D彼此的動作期間也不同。絕緣基板10具有第一絕緣基板11和與第一絕緣基板11隔開間隔地設(shè)置的第二絕緣基板12。彼此動作期間不同的半導(dǎo)體元件30A和30B連接到設(shè)置在第一絕緣基板11上的第一電極圖案21上。此外，彼此動作期間不同的半導(dǎo)體元件30C和30D連接到設(shè)置在第二絕緣基板12上的第二電極圖案22上。另一方面，彼此動作期間的至少一部分重疊的半導(dǎo)體元件30A和30C分別連接到不同的絕緣基板10(第一絕緣基板11和第二絕緣基板1 上。此外，彼此動作期間的至少一部分重疊的半導(dǎo)體元件30B和30D分別連接到不同的絕緣基板10 (第一絕緣基板11和第二絕緣基板1 上。在此，在動作期間的至少一部分重疊的半導(dǎo)體元件30A和30C與30B和30D鄰接的情況下，在這些元件之間容易產(chǎn)生熱集中。圖9是說明元件間的熱集中的模式平面圖。在圖9表示的半導(dǎo)體裝置191中，四個半導(dǎo)體元件30(30A 30D)連接到設(shè)置在一個絕緣基板10上的電極圖案20上。在這種情況下，對在相同的時刻進行動作的半導(dǎo)體元件30A和30C或半導(dǎo)體元件30B和30D而言，彼此的熱量經(jīng)由電極圖案20或絕緣基板10 傳遞，并且容易在各自之間的區(qū)域HS上引起熱集中。在半導(dǎo)體裝置140中，動作期間的至少一部分重疊的半導(dǎo)體元件30A和30C以及 30B和30D分別連接到不同的絕緣基板10(第一絕緣基板11或第二絕緣基板1 上。因此，在相同的時刻動作的半導(dǎo)體元件30A和30C或半導(dǎo)體元件30B和30D所產(chǎn)生的熱量不會直接傳遞到彼此鄰接的絕緣基板(第二絕緣基板12或第一絕緣基板11)上。由此能夠抑制元件之間的熱集中。并且，在半導(dǎo)體裝置140中，雖然半導(dǎo)體元件30和電極端子40連接著同一電極圖案，但是也可以如半導(dǎo)體裝置110和111那樣，分別連接到不同的電極圖案上，在電極圖案之間設(shè)置連接用配線50和51。此外，在半導(dǎo)體裝置140中，可以如半導(dǎo)體裝置120和121那樣，將半導(dǎo)體元件30 和電極端子40設(shè)置在不同的絕緣基板上。進一步地，在半導(dǎo)體裝置140中，可以如半導(dǎo)體裝置130那樣，在第一電極圖案21 和第二電極圖案22之間，設(shè)置比第一電極圖案21的截面面積小的連接用配線52。在此，作為半導(dǎo)體元件30A和30C，例如采用IGBT。此外，作為半導(dǎo)體元件30B和 30D，例如采用FRD (Fast Recovery Diode，快速回復(fù)二極管)。由于IGBT和FRD彼此的動作期間不同，所以安裝在同一絕緣基板上。另一方面，多個IGBT或多個FRD由于彼此的動作期間的存在至少一部分重疊的情況，所以根據(jù)抑制元件之間的熱集中的觀點，而分別安裝在不同的絕緣基板上。(第四實施方式的另一例子)圖10是說明根據(jù)第四實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置的模式平面圖。
根據(jù)第四實施方式的另一例子的半導(dǎo)體裝置141具有多個半導(dǎo)體元件30 (30A 30D)。如圖10中所示，半導(dǎo)體裝置141具有絕緣基板10，電極圖案20，和多個半導(dǎo)體元件 30 (30A 30D)。雖然在圖10中示例的半導(dǎo)體裝置141中具有四個半導(dǎo)體元件30A 30D，但是也可以具有兩個以上的半導(dǎo)體元件30。在該半導(dǎo)體裝置141中，在設(shè)置在絕緣基板10上的電極圖案20上，連接有多個半導(dǎo)體元件30(30A 30D)。在圖10中示例的半導(dǎo)體裝置141中，配置有橫向縱向各兩個半導(dǎo)體元件30。在這樣的配置中，在將橫向縱向鄰接的半導(dǎo)體元件30的間隔設(shè)為L，基板的厚度設(shè)為D的情況下，滿足L > 2D。在此，基板的厚度D是構(gòu)成半導(dǎo)體元件30的安裝表面 (背面)側(cè)的放熱路徑的基板厚度。例如，是從半導(dǎo)體元件30的背面到絕緣基板10的第二主表面IOb的厚度。圖11是說明間隔L下的放熱狀態(tài)的模式截面圖。在圖11 (a)中，示例了以間隔Ll配置鄰接的半導(dǎo)體元件30的情況下的放熱路徑。 此外，在圖11(b)中，示例了以比間隔Ll寬的間隔L2配置鄰接的半導(dǎo)體元件30的情況下的放熱路徑。安裝在基板上半導(dǎo)體元件30在動作時作為發(fā)熱體釋放出熱量。半導(dǎo)體元件30的向絕緣基板10側(cè)的放熱路徑可認(rèn)為是從半導(dǎo)體元件30的安裝表面(背面)向傾斜45°的方向擴散。在此，如圖11 (a)所表示的，若以間隔Ll配置鄰接的半導(dǎo)體元件30，則在從半導(dǎo)體元件30的背面到基板的背面之間的擴散的放熱路徑產(chǎn)生彼此重疊。另一方面，如圖11(b) 所表示的，若以間隔L2配置鄰接的半導(dǎo)體元件30，則彼此的放熱路徑不會產(chǎn)生重疊。也就是，若滿SL > 2D，則彼此的放熱路徑不產(chǎn)生重疊。在半導(dǎo)體裝置141中，配置有多個半導(dǎo)體元件30(30A 30D)，以使得鄰接的半導(dǎo)體元件30的間隔L滿足L > 2D。由此，在鄰接的半導(dǎo)體元件30之間，抑制了由于彼此的發(fā)熱而產(chǎn)生的熱集中，并且防止了半導(dǎo)體元件30的連接可靠性的下降。(第五實施方式)圖12是說明根據(jù)第五實施方式的半導(dǎo)體單元的模式截面圖。如圖12所表示的，半導(dǎo)體單元200在封裝60內(nèi)包含以上所說明的半導(dǎo)體裝置 110、111、120、121和130中的任何一個。對圖8示例的半導(dǎo)體單元200而言，示出將根據(jù)第一實施方式的半導(dǎo)體裝置110收納在封裝60內(nèi)的例子。封裝60具有框體部61，密封材料62，和蓋部63。框體部61由樹脂制造，配置為包圍基板15的外周邊緣。密封材料62例如是硅樹脂。密封材料62被注入到框體部61的內(nèi)側(cè)。由此，在框體部61內(nèi)，除了半導(dǎo)體裝置110的電極端子40的另一端40b側(cè)以外，埋入密封材料62。蓋部63設(shè)置在框體部61的開口端。在蓋部63上設(shè)有使從密封材料62突出的電極端子40貫通的孔63h。通過將蓋部63安裝在框體部62上，使電極端子40的另一端40b從該孔6 延伸到蓋部63外側(cè)。通過將這樣的半導(dǎo)體單元200單獨地或多個組合地構(gòu)成期望的裝置。在根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體單元200中，由于在封裝60內(nèi)收納有半導(dǎo)體裝置110、111、120、121和130中的任何一個，所以可以抑制由半導(dǎo)體元件30產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到連接電極端子40的焊料 H2。由此，在半導(dǎo)體單元200中，防止了由焊料H2產(chǎn)生的電極端子40和第二電極圖案22 的連接可靠性的降低。(第六實施方式)接下來，說明根據(jù)第六實施方式的電力用半導(dǎo)體裝置。在根據(jù)本實施方式的電力用半導(dǎo)體裝置中，采用電力用半導(dǎo)體元件作為上述說明的半導(dǎo)體裝置110、111、120、121、 130、140和141的半導(dǎo)體元件30。此外，可以采用上述說明的半導(dǎo)體單元200作為電力用
半導(dǎo)體裝置。圖13是說明電力用半導(dǎo)體裝置的一個例子的電路圖。在圖13中，示例了逆變器裝置的電路作為電力用半導(dǎo)體裝置300。在逆變器裝置中，將從直流電源400提供的直流電壓變換為例如U相、V相、W相的三相交流而輸出。作為負(fù)載對象，例如采用電動機500。逆變器裝置具有逆變器電路310和控制部320。作為逆變器電路310，采用上述說明的半導(dǎo)體裝置110、111、120、121、130、140和141或半導(dǎo)體單元200。在圖13中示例的逆變器裝置中，與三相的各相對應(yīng)地，設(shè)有三個相發(fā)生電路310U、310V和310W。在各相發(fā)生電路310U、310V和310W中分別設(shè)有四個半導(dǎo)體元件30T和30R。半導(dǎo)體元件30T是IGBT等的晶體管。半導(dǎo)體元件30R是FRD等的二極管。半導(dǎo)體元件30T和 30R的一個組用作一相的上支(7 — A )。此外，半導(dǎo)體元件30T和30R的另一個組用作一相的下支(7 — A )。由控制部320將控制信號發(fā)送到各半導(dǎo)體元件30T的柵極上。各半導(dǎo)體元件30T的開關(guān)由該控制信號控制。由此，從各相發(fā)生電路310U、310V和310W輸出與各相對應(yīng)的交流電壓。在根據(jù)本實施方式的電力用半導(dǎo)體裝置300中，可以抑制由半導(dǎo)體元件30T和30R 的發(fā)熱產(chǎn)生的熱集中。因此，提供了防止配置在半導(dǎo)體元件30T和30R或周邊的電極端子 40等部件的連接可靠性降低的電力用半導(dǎo)體裝置300。根據(jù)本實施方式的電力用半導(dǎo)體裝置300除了逆變器裝置以外，還可以適用于轉(zhuǎn)換器裝置、電力用晶體管裝置、電力用二極管裝置等各種電路結(jié)構(gòu)。以上雖然說明了本發(fā)明的實施方式及其變形例，但是本發(fā)明不限于這些例子。例如對于上述的各實施方式及其變形例，本領(lǐng)域技術(shù)人員對構(gòu)成元件可以進行適當(dāng)?shù)脑黾印?刪減、設(shè)計的變更，或者可以適當(dāng)?shù)亟M合各實施方式的特征，并且包含本發(fā)明主旨的方案都包含在本發(fā)明的范圍中。雖然已經(jīng)描述了一些實施方式，但是這些實施方式僅是以示例的方式表現(xiàn)的，不是用來限定本發(fā)明的范圍。事實上，在此描述的新穎的實施方式可以以其他各種形式實施， 此外，在此描述的實施方式的形式可以進行各種省略、置換和改變，而不脫離本發(fā)明的精神。所附的權(quán)利要求及其等價方案用來涵蓋這些形式或變更，這些形式或變更都將落入本發(fā)明的范圍和精神中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有 絕緣基板；在所述絕緣基板的主表面上，相互隔開間隔地設(shè)置的第一電極圖案和第二電極圖案； 連接到所述第一電極圖案上的半導(dǎo)體元件； 連接到所述第二電極圖案上的電極端子；以及電連接所述第一電極圖案和所述第二電極圖案、且具有比所述第一電極圖案的熱阻更大的熱阻的連接用配線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述絕緣基板具有設(shè)有所述第一電極圖案的第一絕緣基板；和設(shè)有所述第二電極圖案、且與所述第一絕緣基板隔開間隔地設(shè)置的第二絕緣基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有 連接所述第一電極圖案和所述半導(dǎo)體元件的第一連接部件；和連接所述第二電極圖案和所述電極端子、且具有比所述第一連接部件的融點更低的融點的第二連接部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一連接部件的融點比所述半導(dǎo)體元件的動作溫度高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，將與從所述第一電極圖案朝向所述第二電極圖案的方向垂直的方向作為第一方向， 所述連接用配線的沿所述第一方向的截面面積比所述第一電極圖案的沿所述第一方向的截面面積小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在所述連接用配線上設(shè)有孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述連接用配線的沿所述第一方向的寬度比所述第一電極圖案的沿所述第一方向的寬度窄。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述連接用配線的材質(zhì)與所述第一電極圖案的材質(zhì)不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述連接用配線的材質(zhì)與所述第一電極圖案的材質(zhì)相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具有多個所述半導(dǎo)體元件，當(dāng)將所述多個半導(dǎo)體元件的沿所述主表面的間隔設(shè)為L，將從所述半導(dǎo)體元件的所述第一電極圖案側(cè)的表面到所述絕緣基板的與所述主表面相反一側(cè)的表面的距離設(shè)為D時， 滿足L > 2D。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述連接用配線采用接合線。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述連接用配線采用母線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述絕緣基板采用陶瓷基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一電極圖案和所述第二電極圖案采用銅，所述連接用配線采用鋁。
15.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有 第一絕緣基板；與所述第一絕緣基板隔開間隔地設(shè)置的第二絕緣基板； 設(shè)置在所述第一絕緣基板的主表面上的第一電極圖案； 設(shè)置在所述第二絕緣基板的主表面上的第二電極圖案； 連接到所述第一電極圖案上的第一半導(dǎo)體元件；以及連接到所述第二電極圖案上、且具有與所述第一半導(dǎo)體元件的動作期間的至少一部分重疊的動作期間的第二半導(dǎo)體元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體元件采用IGBT，所述第二半導(dǎo)體元件采用FRD。
17.一種半導(dǎo)體單元，其特征在于，具有 權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置；和至少將所述半導(dǎo)體元件、所述連接用配線和所述電極端子的一部分收納在內(nèi)部的封裝。
18.一種電力用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有 絕緣基板；在所述絕緣基板的主表面上，相互隔開間隔地設(shè)置的第一電極圖案和第二電極圖案； 連接到所述第一電極圖案上的電力用半導(dǎo)體元件； 連接到所述第二電極圖案上的電極端子；以及電連接所述第一電極圖案和所述第二電極圖案、且具有比所述第一電極圖案的熱阻更大的熱阻的連接用配線。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，具有絕緣基板；在所述絕緣基板的主表面上相互隔開間隔地設(shè)置的第一電極圖案和第二電極圖案；連接到所述第一電極圖案上的半導(dǎo)體元件；連接到所述第二電極圖案上的電極端子；以及電連接所述第一電極圖案和所述第二電極圖案、且具有比所述第一電極圖案的熱阻更大的熱阻的連接用配線。
文檔編號H01L23/00GK102254895SQ20111010563
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
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