半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体装置，通过由具有功率半导体芯片等的多个半导体模块构成的半导体装置，从而作为半导体装置整体能够实现容许电流的大容量化，并且，通过在该半导体装置中以最优的方式进行接合来实施多个半导体模块的端子之间的连接。所述半导体装置包括：半导体模块10，外部连接端子从外壳突出；总线3A、3B、3C，将并列排列的多个所述半导体模块10的特定的外部连接端子16、17、18连结而进行电连接；以及半导体模块用外壳2，覆盖并固定通过所述总线3A、3B、3C而连结的多个所述半导体模块10，其中，总线3A、3B、3C和半导体模块的外部连接端子16、17、18通过激光焊接而接合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种半导体装置，通过由具有功率半导体芯片等的多个半导体模块构成的半导体装置，从而作为半导体装置整体能够实现容许电流的大容量化，并且，通过在该半导体装置中以最优的方式进行接合来实施多个半导体模块的端子之间的连接。所述半导体装置包括：半导体模块10，外部连接端子从外壳突出；总线3A、3B、3C，将并列排列的多个所述半导体模块10的特定的外部连接端子16、17、18连结而进行电连接；以及半导体模块用外壳2，覆盖并固定通过所述总线3A、3B、3C而连结的多个所述半导体模块10，其中，总线3A、3B、3C和半导体模块的外部连接端子16、17、18通过激光焊接而接合。【专利说明】半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置。更详细地讲，涉及一种由包括功率半导体芯片等的 多个半导体模块构成的半导体装置，以及各半导体模块的端子之间的连接方式。
技术介绍
半导体模块，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管）等的功率半导体芯片搭载在绝缘 电路基板上，并且容纳在外壳中而形成的功率半导体模块，通常按照每个额定容许电流制 作有专用封装。在追求功率半导体模块的大容量化的情况下，难以按照每个容许电流制作 专用芯片。因此，采用并列地配置具有预定的容许电流的多个功率半导体芯片的结构的封 装。 在硅IGBT的情况下，在几百A至1000A级别的大容量半导体模块中为并列地配置 有几个至几十个半导体芯片的封装。而且，近年来，研发了使用SiC的半导体模块来作为构 成逆变器的半导体芯片。在该半导体芯片中使用了 SiC的半导体模块中，由于SiC半导体 芯片的容许电流小，因此即使为几十A至100A左右的额定封装，也将多个SiC半导体芯片 并列配置。因此，如果要制作几百A至1000A级别的大容量半导体模块，则理论上需要并列 配置几十个至几百个SiC半导体芯片，因此目前尚未投入商业使用。 另外，在按照每个容许电流进行完整的专用封装的半导体模块中，由于组装中仅 有一个芯片、部件不合格就会导致半导体模块整体不合格，所以不得不废弃该半导体模块。 而且，在使用半导体模块时，仅有一个芯片或部件损坏就会导致半导体模块整体的替换。因 此，就专用封装而言，越是大容量，半导体模块的制造商的成本以及用户的风险就越高。 在专用封装的半导体模块中，具有如下封装：制作单元化至绝缘基板的中等容量 的共用部件，并将该共用部件以需要的容许电流的份额并列配置，另一方面，对应于容许电 流来进行关于端子和/或外壳的配置、塑形而大容量化。并列地配置了单元化至绝缘基板 的的中等容量部件的封装至少可以避免由于至绝缘基板单元的组装不合格所引起的半导 体模块整体的不合格。然而，在后面的组装工艺和/或使用中，若仅有一个半导体芯片、部 件的损坏，则导致半导体模块整体的废弃、替换。 另外，有并列多个搭载少量半导体芯片的离散小容量小型封装，由专用安装工具 进行连接而应对大容量化的例子。在并列多个离散小容量小型封装的情况下，虽然不会产 生上述问题，但是对用户来说产生以下新问题：安装的次数变多，安装于装置的安装方法与 现有方法的差异太大等。而且，由于封装为小型化，所以存在无法满足绝缘距离的规定的情 况。 专用封装的一个示例具有如下的构造。多个半导体芯片通过焊锡等连接、搭载在 绝缘电路基板上。半导体芯片和绝缘电路基板通过接合线等被布线，将绝缘电路基板的搭 载半导体芯片的面相反侧的面焊接在散热用的金属基体上。另外，包括外部端子的总线通 过螺合和/或焊锡等连接、搭载在绝缘电路基板上。将外壳固定到放热用的金属基体，在该 外壳内填充胶体等来密封半导体芯片。总线的外部端子从外壳的盖部突出。与具有此类结 构的专用封装相关地，对于与工作时温度在如200°C以上的高温对应的封装，期望通过兼做 外壳的树脂塑模代替胶体来密封半导体芯片的结构。然而，如果对大型的半导体模块进行 塑模成型，则产生由于发生树脂裂纹或翘曲而导致成品率降低，材料成本增加等问题。 另外，在总线和与其连接的部件通过螺合而连接的情况下，由于连接部的间隙而 导致螺合困难。另外，当通过焊锡而接合时，由于总线由铜等热导电性高的材料构成，所以 在接合部不能获得焊锡接合所需要的热容量，因此存在不能充分接合的情况。另外，如果为 了进行焊锡接合而在接合部施加很大的热量，则热量通过与总线接合的部件对半导体模块 也产生热影响。进一步地，当焊锡接合时，通常采用丝状焊料等，焊锡接合之后在接合部产 生焊剂的残渣。该残渣与半导体模块粘在一起难以清洗。 已知有通过将多个半导体装置用单元的外部导出端子与形成有布线图案的布线 基板进行焊锡接合，从而能够形成各种容量的半导体模块的半导体装置（专利文献1)。但 是，专利文献1的装置由于外部导出端子与布线基板进行了焊锡接合，所以仍存在上述的 残渣等的问题。 已知有在作为电子部件的端子等的母材上通过电子束和/或激光等焊接引线等 的细线的方法（专利文献2)。然而，专利文献2并没有记载有关端子等与引线等之间的接 合，以及通过电弧焊接将半导体模块的总线和与其连接的部件，例如与外部连接端子之间 的接合。 已知还有板状导体与线材料进行电弧焊接，尤其是通过TIG(钨隋性气 体：Tungsten Inert Gas)焊接来进行接合的方法（专利文献3)。然而，专利文献3的方法 通过电弧焊接使半导体模块的总线和与其连接的部件，例如外部连接端子接合时，通过连 接的部件对半导体模块也产生热影响。 已知有使中继端子的突舌贯穿印刷电路基板的通孔，进行脉冲激光照射而使两者 接合的方法（专利文献4)。然而，专利文献4是将比中继端子主体部细的突舌接合的方法， 而不是与中继端子本身接合的方法。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2011-142124号公报 专利文献2 :日本特开昭63-130291号公报 专利文献3 :日本特开2001-219270号公报 专利文献4 :日本特开2002-25639号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有利于解决上述问题的半导体装置，通过由具有功率 半导体芯片等的多个半导体模块构成的半导体装置，从而作为半导体装置整体能够实现容 许电流的大容量化，并且，通过在该半导体装置中以最优的方式进行接合来实施多个半导 体模块的端子之间的连接。 本专利技术的半导体装置包括：半导体模块，其将半导体芯片搭载在绝缘电路基板上 并设置在外壳内，连接所述半导体芯片或所述绝缘电路基板的外部连接端子从所述外壳突 出；总线，其将并列排列的多个所述半导体模块的特定的外部连接端子连结而进行电连接； 以及半导体模块用外壳，其具有将所述总线的一部分作为外部端子突出到外侧的孔，覆盖 并固定通过所述总线而连结的多个所述半导体模块，所述总线和所述半导体模块的外部连 接端子通过激光焊接而接合。 本专利技术的半导体装置的另一形态包括：半导体模块，其将半导体芯片搭载在绝缘 电路基板上并设置在外壳内，连接所述半导体芯片或所述绝缘电路基板的外部连接端子从 所述外壳突出；总线，其将并列排列的多个所述半导体模块的特定的外部连接端子连结而 进行电连接；印刷基板，其将多个所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体模块，其将半导体芯片搭载在绝缘电路基板上并设置在外壳内，连接所述半导体芯片或所述绝缘电路基板的外部连接端子从所述外壳突出；总线，其将并列排列的多个所述半导体模块的特定的外部连接端子连结而进行电连接；以及半导体模块用外壳，其具有将所述总线的一部分作为外部端子突出到外侧的孔，覆盖并固定通过所述总线而连结的多个所述半导体模块，其中，所述总线和所述半导体模块的外部连接端子通过激光焊接而接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：多田慎司，望月英司，仲村秀世，堀尾真史，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP