半導(dǎo)體模塊的制作方法
【專利摘要】功率半導(dǎo)體芯片(10a、20b)、以及消耗電力比功率半導(dǎo)體芯片(10a)低的低電力部(90c)，設(shè)置于具有導(dǎo)電性的散熱器(60)的規(guī)定面(61)側(cè)。第1板狀絕緣部件(30ab)在功率半導(dǎo)體芯片(10a、20b)和散熱器(60)之間延伸。第2板狀絕緣部件(30c)在低電力部(90c)和散熱器(60)之間延伸。第2板狀絕緣部件(30c)中的面向低電力部(90c)的部分(33c)，比第1板狀絕緣部件(30ab)中的面向功率半導(dǎo)體芯片(10a、20b)的部分(33ab)厚。
【專利說明】半導(dǎo)體模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的功率半導(dǎo)體模塊中，層疊有功率半導(dǎo)體芯片、絕緣基板以及散熱器。具體 而言，絕緣基板由在兩個(gè)主面具有金屬層的板狀絕緣部件構(gòu)成，在一個(gè)金屬層接合有功率 半導(dǎo)體芯片，在另一個(gè)金屬層接合有散熱器。所述一個(gè)金屬層形成為規(guī)定圖案，該規(guī)定圖案 除了與功率半導(dǎo)體芯片接合的部分以外，還具有提供配線的部分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 所述散熱器例如由銅等金屬構(gòu)成。因此，散熱器經(jīng)由板狀絕緣部件與功率半導(dǎo)體 芯片形成容性的電耦合，并且，經(jīng)由板狀絕緣部件還與所述配線（如上所述，由板狀絕緣部 件上的一個(gè)金屬層提供）形成容性的電耦合。因此，功率半導(dǎo)體芯片和配線經(jīng)由板狀絕緣 部件以及散熱器形成為容性耦合。
[0004] 這種容性耦合，例如有時(shí)成為將與功率半導(dǎo)體芯片的通斷相伴的噪聲向配線傳遞 的路徑。如果傳遞至配線的噪聲從該配線施加至功率半導(dǎo)體芯片，則有可能引起功率半導(dǎo) 體模塊的誤動(dòng)作。
[0005] 如果加厚板狀絕緣部件，則能夠降低功率半導(dǎo)體芯片和配線之間的所述容性耦 合。即，能夠提高功率半導(dǎo)體芯片和配線之間的絕緣性。然而，如果加厚板狀絕緣部件，則 熱阻增加，因此，導(dǎo)致功率半導(dǎo)體芯片的散熱性下降。
[0006] 此外，經(jīng)由板狀絕緣部件以及散熱器產(chǎn)生的容性耦合有時(shí)也在多個(gè)功率半導(dǎo)體芯 片之間形成，在該情況下，也會(huì)產(chǎn)生與上述情況相同的問題。
[0007] 鑒于這一點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于，提供能夠確保絕緣性和散熱性雙方的技術(shù)。
[0008] 本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的半導(dǎo)體模塊包含：散熱器，其具有導(dǎo)電性；功率半導(dǎo) 體芯片，其設(shè)置于所述散熱器的規(guī)定面?zhèn)龋坏碗娏Σ浚湓O(shè)置于所述散熱器的所述規(guī)定面 偵h消耗電力比所述功率半導(dǎo)體芯片低；第1板狀絕緣部件，其在所述功率半導(dǎo)體芯片和所 述散熱器之間延伸；以及第2板狀絕緣部件，其在所述低電力部和所述散熱器之間延伸。所 述第2板狀絕緣部件中的面向所述低電力部的部分，比所述第1板狀絕緣部件中的面向所 述功率半導(dǎo)體芯片的部分厚。
[0009] 發(fā)明的效果
[0010] 根據(jù)所述一個(gè)方式，通過第1板狀絕緣部件，能夠降低功率半導(dǎo)體芯片下的熱阻， 能夠確保散熱性。與此同時(shí)，通過第2板狀絕緣部件，能夠降低經(jīng)由第1、第2板狀絕緣部件 以及散熱器產(chǎn)生的功率半導(dǎo)體芯片和低電力部之間的容性耦合，能夠確保功率半導(dǎo)體芯片 和低電力部之間的絕緣性。
[0011] 通過以下的詳細(xì)說明和附圖，使本發(fā)明的目的、特征、方案以及優(yōu)點(diǎn)變得更加明 確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是例示實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0013] 圖2是例示實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
[0014] 圖3是例示實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0015] 圖4是例示實(shí)施方式2的變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0016] 圖5是例示實(shí)施方式1的變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0017] 圖6是例示實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0018] 圖7是例示實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0019] 圖8是例示實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0020] 圖9是例示實(shí)施方式6所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0021] 圖10是例示實(shí)施方式7所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。
[0022] 圖11是例示實(shí)施方式8所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 〈實(shí)施方式1>
[0024] 圖1中例示實(shí)施方式1所涉及的功率半導(dǎo)體模塊（以下，也稱作半導(dǎo)體模塊）1 的剖面圖。根據(jù)圖1的例子，半導(dǎo)體模塊1包含功率半導(dǎo)體芯片（以下，也稱作半導(dǎo)體芯 片）10a、20b、板狀絕緣部件30ab、30c、金屬層40 &13、50&13、40(3、50(3、散熱器60、接合部件 72&、7213、74&13、74(3、連接部件82、84、86。
[0025] 功率半導(dǎo)體芯片10a具有互為正反面關(guān)系（換言之，隔著芯片內(nèi)部相對(duì)）的芯片 主面11、12,功率半導(dǎo)體芯片20b也同樣具有芯片主面21、22。與圖1的圖示相應(yīng)地，將芯片 主面11、21也稱作芯片上表面（或者上表面）11、21，將芯片主面12、22也稱作芯片下表面 (或者下表面）12、22。半導(dǎo)體芯片10a、20b的材料例如為硅（Si)，但是，半導(dǎo)體芯片10a、 20b的一方或雙方也可以由其它材料，例如由碳化硅（SiC)、氮化鎵（GaN)等所謂的寬帶隙 材料構(gòu)成。
[0026] 在半導(dǎo)體芯片 10a、20b 中制作有例如 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)、M0SFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、二極管等 功率半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體芯片l〇a、20b可以是相同種類的元件，也可以是不同種類的元件。 在為IGBT的情況下，例如，在芯片上表面11設(shè)置IGBT的發(fā)射極電極以及柵極電極，在芯片 下表面12設(shè)置IGBT的集電極電極。
[0027] 芯片上表面11、21的規(guī)定的電極通過連接部件82而相互連接。雖然連接部件82 在圖1的例子中是接合線，但是也可以使用導(dǎo)電性的板材等。芯片下表面12、22通過焊料 等接合部件72a、72b，而與在板狀絕緣部件30ab上設(shè)置的金屬層40ab接合。
[0028] 板狀絕緣部件30ab具有互為正反面關(guān)系的主面31ab、32ab。與圖1的圖示相應(yīng)地， 將主面31ab也稱作上表面31ab,將主面32ab也稱作下表面32ab。此處，例示主面31ab、 32ab為平坦面、且平行的情況，在該情況下，板狀絕緣部件30ab的厚度在部件整體的范圍 內(nèi)是均勻的。板狀絕緣部件30ab例如由填充有填料的環(huán)氧樹脂、陶瓷等絕緣性材料構(gòu)成。
[0029] 在板狀絕緣部件30ab的上表面31ab接合有金屬層40ab，在板狀絕緣部件30ab的 下表面32ab接合有金屬層50ab。金屬層40ab、50ab例如由銅等構(gòu)成。金屬層40ab、50ab 作為通過焊料等接合部件72a、72b、74ab實(shí)現(xiàn)接合的基底起作用。另外，在圖1的例子中， 金屬層40ab還作為將芯片下表面12、22的電極彼此連接的配線起作用。只要能夠?qū)崿F(xiàn)這 些功能，也可以采用金屬以外的材料。
[0030] 此外，有時(shí)還將板狀絕緣部件30ab和金屬層40ab、50ab的層疊體稱作絕緣基板。
[0031] 板狀絕緣部件30c具有互為正反面關(guān)系的主面31c、32c。與圖1的圖示相應(yīng)地， 將主面31c也稱作上表面31c,將主面32c也稱作下表面32c。此處，例示主面31c、32c為 平坦面、且平行的情況，在該情況下，板狀絕緣部件30c的厚度在部件整體的范圍內(nèi)是均勻 的。板狀絕緣部件30c例如由與板狀絕緣部件30ab相同的材料構(gòu)成。
[0032] 在板狀絕緣部件30c的上表面31c接合有金屬層40c，在板狀絕緣部件30c的下表 面32c接合有金屬層50c。金屬層40c、50c例如由與金屬層40ab、50ab相同的材料構(gòu)成。
[0033] 金屬層40c形成為規(guī)定的配線圖案，因此，可以將金屬層40c稱作配線層40c、配線 圖案40c等。鑒于這一點(diǎn)，配線層40c可以由金屬以外的導(dǎo)電材料構(gòu)成。在圖1的例子中， 由金屬層40c形成的配線圖案具有3個(gè)配線部分41、42、43,配線部分42、43通過連接部件 84、86而與半導(dǎo)體芯片10a的上表面11連接。雖然連接部件84、86在圖1的例子中是接合 線，但是也可以使用導(dǎo)電性的板材等。
[0034] 金屬層50c作為通過焊料等接合部件74c實(shí)現(xiàn)接合的基底起作用，只要能夠?qū)崿F(xiàn) 這樣的功能，也可以采用金屬以外的材料。
[0035] 此外，有時(shí)還將板狀絕緣部件30c和金屬層40c、50c的層疊體稱作絕緣基板。
[0036] 散熱器60例如由銅等導(dǎo)電性材料構(gòu)成。散熱器60在圖1的例子中形成為板狀， 具有互為正反面關(guān)系的主面61、62。與圖1的圖示相應(yīng)地，將主面61也稱作上表面61，將 主面62也稱作下表面62。此處，雖然例示主面61、62為平坦面的情況，但是，例如下表面 62可以為翅片形狀。
[0037] 在散熱器60的上表面61上搭載有板狀絕緣部件30ab、30c。具體而言，在板狀絕 緣部件30ab的下表面32ab設(shè)置的金屬層50ab通過接合部件74ab而與散熱器60的上表 面61接合，在板狀絕緣部件30c的下表面32c設(shè)置的金屬層50c通過接合部件74c而與散 熱器60的上表面61接合。接合部件74ab、74c例如為焊料。由此，散熱器60的上表面61 和板狀絕緣部件30ab、30c的下表面32ab、32c相對(duì)。
[0038] 散熱器60的上表面61上的結(jié)構(gòu)收容于未圖示的殼體、封裝樹脂等封裝部件內(nèi)。 但是，散熱器60的下表面62從該封裝部件露出。此外，從封裝部件將未圖示的外部端子引 出。
[0039] 此外，圖1中雖然例示出2個(gè)半導(dǎo)體芯片10a、20b，但是，半導(dǎo)體模塊1也可以僅包 含1個(gè)半導(dǎo)體芯片，或者也可以包含大于或等于3個(gè)半導(dǎo)體芯片。例如，在僅設(shè)置有半導(dǎo)體 芯片l〇a的情況下，從圖1的例子中將半導(dǎo)體芯片20b、接合部件72b以及連接部件82省 略。另外，在圖2例示的俯視圖中，圖示出半導(dǎo)體芯片10a、20b的3組組合。此外，在圖2 的例子中，在板狀絕緣部件30c上設(shè)置有3個(gè)配線部分42,在各配線部分42和配線部分41 之間連接有平衡電阻44。
[0040] 此處，在搭載于半導(dǎo)體模塊1的電路中，在板狀絕緣部件30c的上表面31c上配置 的構(gòu)成部分90c (在圖1的例子中包含配線層40c，在圖2的例子中還包含平衡電阻44)與 半導(dǎo)體芯片10a、20b相比，消耗電力（換言之，使用的電力）低。因此，將該構(gòu)成部分90c 也稱作低電力部90c。
[0041] 在圖1及圖2的例子中，低電力部90c是向半導(dǎo)體芯片10a供給規(guī)定信號(hào)（例如 柵極信號(hào)等控制信號(hào)）的部分。該信號(hào)供給部例如可以包含各種電路（例如，根據(jù)外部輸 入信號(hào)生成半導(dǎo)體芯片l〇a用的控制信號(hào)的電路）。另外，低電力部90c中，在所述信號(hào)供 給部的基礎(chǔ)上或者取代所述信號(hào)供給部，例如可以包含從半導(dǎo)體芯片l〇a、20b的一方或雙 方取得規(guī)定信號(hào)（例如，與芯片溫度相關(guān)的信號(hào)）的信號(hào)取得部分。另外，低電力部90c例 如還可以包含與外部端子連接的焊盤部（能夠由金屬層40c形成），或者也可以僅包含這樣 的焊盤部。
[0042] 此外，關(guān)于外部端子和半導(dǎo)體芯片10a、20b的連接，即使不利用低電力部90c內(nèi)的 所述焊盤部，而是通過直接的接合或者經(jīng)由接合線等的間接的連接，也能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0043] 這樣，低電力部90c能夠采用各種結(jié)構(gòu)，如上所述，與半導(dǎo)體芯片10a、20b相比，消 耗電力低，由此，與半導(dǎo)體芯片l〇a、20b相比，發(fā)熱小。
[0044] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1的所述結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體芯片10a、20b和低電力部90c的雙方設(shè)置 于散熱器60的上表面61側(cè)，板狀絕緣部件30ab在半導(dǎo)體芯片10a、20b和散熱器60之間 延伸，板狀絕緣部件30c在低電力部90c和散熱器60之間延伸。另外，板狀絕緣部件30c 中的面向低電力部90c的部分33c的厚度tc，比板狀絕緣部件30ab中的面向半導(dǎo)體芯片 10a、20b 的部分 33ab 的厚度 tab 大（tc > tab)。
[0045] 因此，利用半導(dǎo)體芯片10a、20b用的薄的板狀絕緣部件30ab，能夠降低半導(dǎo)體芯 片10a、20b下的熱阻。因而，能夠確保半導(dǎo)體芯片10a、20b的散熱性。進(jìn)而，鑒于與半導(dǎo) 體芯片10a、20b相比低電力部90c的發(fā)熱更小，通過針對(duì)低電力部90c而采用厚的板狀絕 緣部件30c，從而能夠降低經(jīng)由板狀絕緣部件30ab、30c以及散熱器60產(chǎn)生的半導(dǎo)體芯片 10a、20b和低電力部90c之間的容性耦合。因而，能夠確保半導(dǎo)體芯片10a、20b和低電力部 90c之間的絕緣性。這樣，根據(jù)半導(dǎo)體模塊1，能夠確保散熱性和絕緣性雙方。
[0046] 此外，雖然在圖1的例子中，板狀絕緣部件30ab、30c分離，但是，這些板狀絕緣部 件30ab、30c也可以接觸。該變形也能夠適用于后述的各種半導(dǎo)體模塊。
[0047] 〈實(shí)施方式2〉
[0048] 圖3中例示實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊1B的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1B具有如 下結(jié)構(gòu)，即，在實(shí)施方式1例示的半導(dǎo)體模塊1 (參照?qǐng)D1)中，將板狀絕緣部件30ab、30c變 更為板狀絕緣部件30abc。半導(dǎo)體模塊1B的其它結(jié)構(gòu)基本上與所述半導(dǎo)體模塊1相同。
[0049] 概略而言，板狀絕緣部件30abc相當(dāng)于使實(shí)施方式1中例示的板狀絕緣部件30ab、 30c(參照?qǐng)D1) 一體化而成的部件。即，板狀絕緣部件30abc在半導(dǎo)體芯片10a、20b和散熱 器60之間延伸，并且，還在低電力部90c和散熱器60之間延伸。板狀絕緣部件30abc具有 互為正反面關(guān)系的主面31abc、32abc。與圖3的圖示相應(yīng)地，將主面31abc也稱作上表面 31abc，將主面32abc也稱作下表面32abc。
[0050] 在該共通的板狀絕緣部件30abc中，面向低電力部90c的部分33c的厚度tc，比面 向半導(dǎo)體芯片10a、20b的部分33ab的厚度tab大（tc > tab)。在圖3的例子中，在板狀絕 緣部件30abc的上表面31abc中，面向半導(dǎo)體芯片10a、20b的區(qū)域與面向低電力部90c的 區(qū)域相比，位于靠近下表面32abc的位置。在圖3的例子中，任何區(qū)域都是平坦的。另一方 面，板狀絕緣部件30abc的下表面32abc在圖3的例子中是平坦的。根據(jù)上表面31abc以 及下表面32abc的上述形狀，在共通的板狀絕緣部件30abc中形成為不同的厚度。
[0051] 該厚度的差異，例如能夠通過以2個(gè)階段對(duì)硬化前的板狀絕緣部件進(jìn)行軋制而形 成。具體而言，首先與所述厚的部分33c的厚度相應(yīng)地對(duì)硬化前的板狀絕緣部件進(jìn)行軋制， 然后，與所述薄的部分33ab的厚度相應(yīng)地再次對(duì)規(guī)定部分進(jìn)行軋制。
[0052] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1B，與所述半導(dǎo)體模塊1相同地，能夠確保散熱性和絕緣性雙方。 具體而言，通過板狀絕緣部件30abc中的面向半導(dǎo)體芯片10a、20b的薄的部分33ab，能夠降 低半導(dǎo)體芯片l〇a、20b下的熱阻。因而，能夠確保半導(dǎo)體芯片10a、20b的散熱性。進(jìn)而，通 過板狀絕緣部件30abc中的面向低電力部90c的厚的部分33c，能夠降低經(jīng)由板狀絕緣部件 30abc以及散熱器60產(chǎn)生的半導(dǎo)體芯片10a、20b和低電力部90c之間的容性耦合。因而， 能夠確保半導(dǎo)體芯片l〇a、20b和低電力部90c之間的絕緣性。
[0053] 此外，板狀絕緣部件30abc的下表面32abc側(cè)的金屬層50ab、50c能夠變更為連續(xù) 一體的金屬層。在該情況下，接合部件74ab、74c也能夠變更為連續(xù)一體的接合部件。該變 形也能夠適用于后述的各種半導(dǎo)體模塊。
[0054] 〈實(shí)施方式1、2的變形例〉
[0055] 圖3中例示出的半導(dǎo)體模塊1B，在板狀絕緣部件30abc的上表面31abc的端部具 有凸出部分34。該凸出部分34設(shè)置成將面向半導(dǎo)體芯片10a、20b的薄的部分33ab包圍。 此外，雖然凸出部分34的厚度在圖3的例子中設(shè)定為tc，但是不限定于該例子。
[0056] 與其相對(duì)，如圖4中例示的實(shí)施方式2的變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊1C那樣，還 能夠?qū)⑺鐾钩霾糠?4省略。
[0057] 根據(jù)凸出部分34,能夠?qū)⒈〉牟糠?3ab的上表面31abc側(cè)和下表面32abc側(cè)的沿 面距離（沿板狀絕緣部件30abc的端面而攀行的距離）加長(zhǎng)。因此，能夠在上表面31abc 側(cè)的電位和下表面32abc側(cè)的電位之間確保沿面的絕緣性。
[0058] 另一方面，在不具有凸出部分34的情況下，板狀絕緣部件30abc的形狀變得簡(jiǎn)單 化，板狀絕緣部件30abc的制造變得容易。
[0059] 凸出部分34還能夠用于實(shí)施方式1中例示出的半導(dǎo)體模塊1。圖5中例示加入 有上述變形的半導(dǎo)體模塊1D。在圖5的例子中，在半導(dǎo)體芯片10a、20b用的板狀絕緣部件 30ab的上表面3lab的端部設(shè)置有凸出部分34。
[0060] 〈實(shí)施方式3〉
[0061]另外，由碳化硅（SiC)、氮化鎵（GaN)等所謂的寬帶隙材料構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片，與 由硅（Si)構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片相比，能夠在高溫下進(jìn)行動(dòng)作。換言之，利用寬帶隙半導(dǎo)體，能 夠提供耐熱性高的芯片。在實(shí)施方式3中，對(duì)混合存在耐熱性不同的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體 模塊進(jìn)行說明。以下，為了便于說明，將耐熱性較高一方的半導(dǎo)體芯片也稱作高耐熱性芯 片，將耐熱性較低一方的半導(dǎo)體芯片也稱作低耐熱性芯片。
[0062] 圖6中例示實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊1E的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1E具有如 下結(jié)構(gòu)，即，在實(shí)施方式1例示出的半導(dǎo)體模塊1(參照?qǐng)D1)中，將半導(dǎo)體芯片20b變更為 耐熱性比半導(dǎo)體芯片l〇a高的高耐熱性芯片25b。在該例中，以下，將半導(dǎo)體芯片10a也稱 作低耐熱性芯片l〇a。進(jìn)而，在半導(dǎo)體模塊1E中，將實(shí)施方式1中例示出的板狀絕緣部件 30ab等劃分為低耐熱性芯片10a用和高耐熱性芯片25b用。半導(dǎo)體模塊1E的其它結(jié)構(gòu)基 本上與所述半導(dǎo)體模塊1相同。
[0063] 詳細(xì)而言，低耐熱性芯片10a用的板狀絕緣部件30a具有互為正反面關(guān)系的主面 31a、32a。與圖6的圖示相應(yīng)地，將主面31a也稱作上表面31a，將主面32a也稱作下表面 32a。此處，例示主面31a、32a為平坦面且平行的情況，在該情況下，板狀絕緣部件30a的厚 度在部件整體的范圍內(nèi)是均勻的。
[0064] 在板狀絕緣部件30a的上表面31a接合有金屬層40a，該金屬層40a通過接合部件 72a而與低耐熱性芯片10a的下表面12接合。另外，在板狀絕緣部件30a的下表面32a接 合有金屬層50a，該金屬層50a通過接合部件74a而與散熱器60的上表面61接合。
[0065] 另外，高耐熱性芯片25b用的板狀絕緣部件35b具有互為正反面關(guān)系的主面36b、 37b。與圖6的圖示相應(yīng)地，將主面36b也稱作上表面36b，將主面37b也稱作下表面37b。 此處，例示主面36b、37b為平坦面且平行的情況，在該情況下，板狀絕緣部件35b的厚度在 部件整體的范圍內(nèi)是均勻的。
[0066] 在板狀絕緣部件35b的上表面36b接合有金屬層40b，該金屬層40b通過接合部件 72b而與高耐熱性芯片25b的下表面22接合。另外，在板狀絕緣部件35b的下表面37a接 合有金屬層50b，該金屬層50b通過接合部件74b而與散熱器60的上表面61接合。
[0067] 此外，有時(shí)還將板狀絕緣部件30a和金屬層40a、50a的層疊體、以及板狀絕緣部件 35b和金屬層40b、50b的層疊體，分別稱作絕緣基板。
[0068] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1E的所述結(jié)構(gòu)，板狀絕緣部件30a在低耐熱性芯片10a和散熱器 60之間延伸，板狀絕緣部件35b在高耐熱性芯片25b和散熱器60之間延伸，板狀絕緣部件 30c在低電力部90c和散熱器60之間延伸。
[0069] 另外，板狀絕緣部件30c中的面向低電力部90c的部分33c的厚度tc，比板狀絕緣 部件30a中的面向低耐熱性芯片10a的部分33a的厚度ta大（tc > ta)。另外，板狀絕緣 部件35b中的面向高耐熱性芯片25b的部分38b的厚度tb，比板狀絕緣部件30a中的面向 低耐熱性芯片l〇a的部分33a的厚度ta大（tb > ta)。此外，在圖6的例子中，雖然tb = tc，但是不限定于該例。
[0070] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1E，由于低耐熱性芯片10a、低電力部90c、板狀絕緣部件30a、30c 以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式1相同，因此，半導(dǎo)體模塊1E發(fā)揮與實(shí)施方式1相同 的效果。
[0071] 特別是由于高耐熱性芯片25b用的板狀絕緣部件35b比低耐熱性芯片10a用的板 狀絕緣部件30a厚，因此，與經(jīng)由板狀絕緣部件30a形成的低耐熱性芯片20a和散熱器60之 間的容性耦合相比，能夠降低經(jīng)由板狀絕緣部件35b形成的高耐熱性芯片25b和散熱器60 之間的容性耦合。因而，能夠確保高耐熱性芯片25b和低電力部90c之間的絕緣性，進(jìn)而能 夠確保高耐熱性芯片25b和低耐熱性芯片10a之間的絕緣性。
[0072] 此處，根據(jù)厚的板狀絕緣部件35b，雖然熱阻增大，但是，與低耐熱性芯片10a相 t匕，高耐熱性芯片25b能夠在高溫下進(jìn)行動(dòng)作，因此能夠確保高耐熱性芯片25b的正常動(dòng) 作。
[0073] 〈實(shí)施方式4〉
[0074] 圖7中例示實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體模塊1F的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1F具有如 下結(jié)構(gòu)，即，在實(shí)施方式3例示出的半導(dǎo)體模塊1E (參照?qǐng)D6)中，將板狀絕緣部件30a、35b、 30c變更為板狀絕緣部件35abc。半導(dǎo)體模塊IF的其他結(jié)構(gòu)基本上與所述半導(dǎo)體模塊IE 相同。
[0075] 概略而言，板狀絕緣部件35abc相當(dāng)于使實(shí)施方式3中例示出的板狀絕緣部件 30a、35b、30c(參照?qǐng)D6) -體化而成的部件。即，板狀絕緣部件35abc在低耐熱性芯片10a 和散熱器60之間延伸，進(jìn)而也在低電力部90c和散熱器60之間延伸，進(jìn)而還在高耐熱性 芯片25b和散熱器60之間延伸。板狀絕緣部件35abc具有互為正反面關(guān)系的主面36abc、 37abc。與圖7的圖示相應(yīng)地，將主面36abc也稱作上表面36abc，將主面37abc也稱作下表 面 37abc。
[0076] 板狀絕緣部件35abc中的面向低電力部90c的部分33c的厚度tc，比板狀絕緣部 件35abc中的面向低耐熱性芯片10a的部分33a的厚度ta大（tc > ta)。另外，板狀絕緣 部件35abc中的面向高耐熱性芯片25b的部分38b的厚度tb，比板狀絕緣部件35abc中的 面向低耐熱性芯片l〇a的部分33a的厚度ta大（tb > ta)。此外，在圖7的例子中，雖然 tb = tc，但是不限定于該例。
[0077] 在圖7的例子中，在板狀絕緣部件35abc的上表面36abc中，面向低耐熱性芯片 l〇a的區(qū)域與面向低電力部90c的區(qū)域以及面向高耐熱性芯片25b的區(qū)域相比，位于靠近 下表面37bac的位置。在圖7的例子中，任何區(qū)域都是平坦的。另一方面，板狀絕緣部件 35abc的下表面37abc在圖7的例子中是平坦的。通過上表面36abc以及下表面37abc的 上述形狀，在共通的板狀絕緣部件35abc中形成有不同的厚度。該厚度的差異，例如能夠與 實(shí)施方式2中例示出的板狀絕緣部件30abc(參照?qǐng)D3)同樣地形成。
[0078] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1F，由于低耐熱性芯片10a、高耐熱性芯片25b、低電力部90c、板 狀絕緣部件35abc以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式3相同，因此，半導(dǎo)體模塊1F發(fā)揮 與實(shí)施方式3相同的效果。
[0079] 〈實(shí)施方式5〉
[0080] 圖8中例示實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體模塊1G的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1G具有如 下結(jié)構(gòu)，即，在實(shí)施方式3例示出的半導(dǎo)體模塊1E(參照?qǐng)D6)中，將板狀絕緣部件30a、30c 變更為板狀絕緣部件30ac。半導(dǎo)體模塊1G的其它結(jié)構(gòu)基本上與所述半導(dǎo)體模塊1E相同。
[0081] 概略而言，板狀絕緣部件30ac相當(dāng)于使實(shí)施方式3中例示出的板狀絕緣部件30a、 30c (參照?qǐng)D6) -體化而成的部件。即，板狀絕緣部件30ac在低耐熱性芯片10a和散熱器 60之間延伸，并且，還在低電力部90c和散熱器60之間延伸。板狀絕緣部件30ac具有互為 正反面關(guān)系的主面31ac、32ac。與圖8的圖示相應(yīng)地，將主面31ac也稱作上表面31ac，將 主面32ac也稱作下表面32ac。
[0082] 板狀絕緣部件30ac中的面向低電力部90c的部分33c的厚度tc，比板狀絕緣部件 30ac中的面向低耐熱性芯片10a的部分33a的厚度ta大（tc > ta)。在圖8的例子中，在 板狀絕緣部件30ac的上表面31ac中，面向低耐熱性芯片10a的區(qū)域與面向低電力部90c 的區(qū)域相比，位于靠近下表面32ac的位置。在圖8的例子中，任何區(qū)域都是平坦的。另一 方面，板狀絕緣部件30ac的下表面32ac在圖8的例子中是平坦的。通過上表面31ac以及 下表面32ac的上述形狀，在共通的板狀絕緣部件30ac中形成有不同的厚度。該厚度的差 異，例如與實(shí)施方式2中例示出的板狀絕緣部件30abc(參照?qǐng)D3)同樣地形成。
[0083] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1G，由于低耐熱性芯片10a、高耐熱性芯片25b、低電力部90c、板 狀絕緣部件30ac、35b以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式3相同，因此，半導(dǎo)體模塊1G 發(fā)揮與實(shí)施方式3相同的效果。
[0084] 〈實(shí)施方式6〉
[0085] 圖9中例示實(shí)施方式6所涉及的半導(dǎo)體模塊1H的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1H具有如 下結(jié)構(gòu)，即，在實(shí)施方式3例示出的半導(dǎo)體模塊1E(參照?qǐng)D6)中，將板狀絕緣部件30a、35b 變更為板狀絕緣部件35ab。半導(dǎo)體模塊1H的其它結(jié)構(gòu)基本上與所述半導(dǎo)體模塊1E相同。
[0086] 概略而言，板狀絕緣部件35ab相當(dāng)于使實(shí)施方式3中例示出的板狀絕緣部件30a、 35b (參照?qǐng)D6) -體化而成的部件。S卩，板狀絕緣部件35ab在低耐熱性芯片10a和散熱器 60之間延伸，并且，還在高耐熱性芯片25b和散熱器60之間延伸。板狀絕緣部件35ab具有 互為正反面關(guān)系的主面36ab、37ab。與圖9的圖示相應(yīng)地，將主面36ab也稱作上表面36ab， 將主面37ab也稱作下表面37ab。
[0087] 板狀絕緣部件35ab中的面向高耐熱性芯片25b的部分38b的厚度tb，比板狀絕緣 部件35ab中的面向低耐熱性芯片10a的部分33a的厚度ta大（tb > ta)。在圖9的例子 中，在板狀絕緣部件35ab的上表面36ab中，面向低耐熱性芯片10a的區(qū)域與面向高耐熱性 芯片25b的區(qū)域相比，位于靠近下表面37ab的位置。在圖9的例子中，任何區(qū)域都是平坦 的。另一方面，板狀絕緣部件35ab的下表面37ab在圖9的例子中是平坦的。通過上表面 36ab以及下表面37ab的上述形狀，在共通的板狀絕緣部件35ab中形成有不同的厚度。該 厚度的差異，例如能夠與實(shí)施方式2中例示出的板狀絕緣部件30abc (參照?qǐng)D3)同樣地形 成。
[0088] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1H，由于低耐熱性芯片10a、高耐熱性芯片25b、低電力部90c、板 狀絕緣部件35ab、30c以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式3相同，因此，半導(dǎo)體模塊1H 發(fā)揮與實(shí)施方式3相同的效果。
[0089] 〈實(shí)施方式7〉
[0090] 圖10中例示實(shí)施方式7所涉及的半導(dǎo)體模塊II的剖面圖。半導(dǎo)體模塊II具有 如下結(jié)構(gòu)，即，從實(shí)施方式3例示的半導(dǎo)體模塊1E(參照?qǐng)D6)中將低電力部90c、板狀絕緣 部件30c、金屬層50c、接合部件74c以及連接部件84、86省略。半導(dǎo)體模塊II的其它結(jié)構(gòu) 基本上與所述半導(dǎo)體模塊1E相同。
[0091] 此外，半導(dǎo)體模塊II的結(jié)構(gòu)還能夠視作下述結(jié)構(gòu)，即，從實(shí)施方式5例示出的半導(dǎo) 體模塊1G(參照?qǐng)D8)中，將低電力部90c、金屬層50c、接合部件74c以及連接部件84、86 省略，并且將板狀絕緣部件30ac中的低電力部90c用的所述厚的部分33c省略。
[0092] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊II，由于低耐熱性芯片10a、高耐熱性芯片25b、板狀絕緣部件 30a、35b以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式3相同，因此，半導(dǎo)體模塊II發(fā)揮與實(shí)施方 式3同樣的效果。
[0093] 〈實(shí)施方式8〉
[0094] 圖11中例示實(shí)施方式8所涉及的半導(dǎo)體模塊1J的剖面圖。半導(dǎo)體模塊1J具有 如下結(jié)構(gòu)，即，從實(shí)施方式6例示出的半導(dǎo)體模塊1H(參照?qǐng)D9)中將低電力部90c、板狀絕 緣部件30c、金屬層50c、接合部件74c以及連接部件84、86省略。半導(dǎo)體模塊1J的其它結(jié) 構(gòu)基本上與所述半導(dǎo)體模塊1H相同。
[0095] 此外，半導(dǎo)體模塊1J的結(jié)構(gòu)還能夠視作下述結(jié)構(gòu)，即，從實(shí)施方式4例示出的半導(dǎo) 體模塊1F(參照?qǐng)D7)中，將低電力部90c、金屬層50c、接合部件74c以及連接部件84、86 省略，并且將板狀絕緣部件35abc中的低電力部90c用的所述厚的部分33c省略。
[0096] 根據(jù)半導(dǎo)體模塊1J，由于低耐熱性芯片10a、高耐熱性芯片25b、板狀絕緣部件 35ab以及散熱器60之間的關(guān)系與實(shí)施方式3相同，因此，半導(dǎo)體模塊1J發(fā)揮與實(shí)施方式3 相同的效果。
[0097] 〈實(shí)施方式3?8的變形例〉
[0098] 在實(shí)施方式1、2的變形例中例示出的凸出部分34(參照?qǐng)D3及圖5)，還能夠用于 實(shí)施方式3?8。
[0099] 〈實(shí)施方式1?8的變形例〉
[0100] 本發(fā)明在其發(fā)明范圍內(nèi)，能夠自由地對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行組合，或者適當(dāng)?shù)貙?duì)各實(shí) 施方式進(jìn)行變形、省略。
[0101] 標(biāo)號(hào)的說明
[0102] 1、1B?1J半導(dǎo)體模塊，10a、20b功率半導(dǎo)體芯片，25b高耐熱性芯片，30ab、30c、 30abc、30a、35b、35abc、30ac、35ab板狀絕緣部件，60散熱器，61主面（規(guī)定面），90c低電力 部，33ab、33a面向功率半導(dǎo)體芯片的部分，33c面向低電力部的部分，38b面向高耐熱性芯 片的部分，tab、tc、ta、tb厚度。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體模塊（1、ID、IE、1H)，其具備： 散熱器￠0)，其具有導(dǎo)電性； 功率半導(dǎo)體芯片（10a、2〇b)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的規(guī)定面（61)偵h 低電力部（90c)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的所述規(guī)定面（61)側(cè)，消耗電力比所述功 率半導(dǎo)體芯片（10a、20b)低； 第1板狀絕緣部件（30ab、30a、35ab)，其在所述功率半導(dǎo)體芯片（10a、20b)和所述散熱 器（60)之間延伸；以及 第2板狀絕緣部件（30c)，其在所述低電力部（90c)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述第2板狀絕緣部件（30c)中的面向所述低電力部（90c)的部分（33c)，比所述第 1板狀絕緣部件（30ab、30a、35ab)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a、20b)的部分（33ab、 33a)厚。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊（1E)，其中， 還具備： 高耐熱性芯片（25b)，其設(shè)置于所述散熱器￠0)的所述規(guī)定面￠1)側(cè)，耐熱性比所述 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)高；以及 第3板狀絕緣部件（35b)，其在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述第3板狀絕緣部件（35b)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分（38b)，比所述 第1板狀絕緣部件（30a)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的所述部分（33a)厚。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊（1H),其中， 還具備高耐熱性芯片（25b)，該高耐熱性芯片設(shè)置于所述散熱器（60)的所述規(guī)定面 (61)側(cè)，耐熱性比所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)高， 所述第1板狀絕緣部件（35ab)還在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60)之間 延伸， 所述第1板狀絕緣部件（35ab)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分（38b)，比所 述第1板狀絕緣部件（35ab)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的所述部分（33a)厚。
4. 一種半導(dǎo)體模塊（1B、1C、1F、1G)，其具備： 散熱器￠0)，其具有導(dǎo)電性； 功率半導(dǎo)體芯片（10a、2〇b)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的規(guī)定面（61)偵h 低電力部（90c)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的所述規(guī)定面（61)側(cè)，消耗電力比所述功 率半導(dǎo)體芯片（10a、20b)低；以及 共通的板狀絕緣部件（30&1^、35&1^、30&(3)，其在所述功率半導(dǎo)體芯片（10 &、2013)和所 述散熱器（60)之間延伸，并且還在所述低電力部（90c)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述共通的板狀絕緣部件（30abc、35abc、30ac)中的面向所述低電力部（90c)的部 分（33c)，比所述共通的板狀絕緣部件（30ab c、35abc、30ac)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片 (10a、20b)的部分（33ab、33a)厚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體模塊（1F)，其中， 還具備高耐熱性芯片（25b)，該高耐熱性芯片設(shè)置于所述散熱器（60)的所述規(guī)定面 (61)側(cè)，耐熱性比所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)高， 所述共通的板狀絕緣部件（35abc)還在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60) 之間延伸， 所述共通的板狀絕緣部件（35abc)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分（38b)，比 所述共通的板狀絕緣部件（35abc)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的所述部分（33a) 厚。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體模塊（1G)，其中， 還具備： 高耐熱性芯片（25b)，其設(shè)置于所述散熱器￠0)的所述規(guī)定面￠1)側(cè)，耐熱性比所述 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)高；以及 其它板狀絕緣部件（35b)，其在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述其它板狀絕緣部件（35b)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分（38b)，比所述 共通的板狀絕緣部件（30ac)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的所述部分（33a)厚。
7. -種半導(dǎo)體模塊（1E、1G、1I)，其具備： 散熱器￠0)，其具有導(dǎo)電性； 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的規(guī)定面（61)偵h 高耐熱性芯片（25b)，其設(shè)置于所述散熱器￠0)的所述規(guī)定面￠1)側(cè)，耐熱性比所述 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)高； 板狀絕緣部件（30a、30ac)，其在所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)和所述散熱器￠0)之間延 伸；以及 其它板狀絕緣部件（35b)，其在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述其它板狀絕緣部件（35b)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分（38b)，比所述 板狀絕緣部件（30a、30ac)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的部分（33a)厚。
8. -種半導(dǎo)體模塊（1F、1H、1J)，其具備： 散熱器￠0)，其具有導(dǎo)電性； 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)，其設(shè)置于所述散熱器（60)的規(guī)定面（61)偵h 高耐熱性芯片（25b)，其設(shè)置于所述散熱器￠0)的所述規(guī)定面￠1)側(cè)，耐熱性比所述 功率半導(dǎo)體芯片（l〇a)高；以及 共通的板狀絕緣部件（35abc、35ab)，其在所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)和所述散熱器 (60)之間延伸，并且還在所述高耐熱性芯片（25b)和所述散熱器（60)之間延伸， 所述共通的板狀絕緣部件（35abc、35ab)中的面向所述高耐熱性芯片（25b)的部分 (38b)，比所述共通的板狀絕緣部件（35abc、35ab)中的面向所述功率半導(dǎo)體芯片（10a)的 部分（33a)厚。
【文檔編號(hào)】H01L23/36GK104160502SQ201280071262
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】羽鳥憲司 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社