电力用半导体装置制造方法及图纸

在通过焊料来将电力用半导体元件(2、3)的电极与印刷基板(50)的导体层进行了接合的电力用半导体装置(100)中，还具备与导体层形成为一体的接合部(54)，该接合部具有梳齿形状的切口(60)，且以不位于电力用半导体元件的中心点(21)的方式配置。

Electric power semiconductor device

In an electric power semiconductor device (100) that joins the electrode of a semiconductor element (2, 3) with the conductor layer of a printed substrate (50) through solder, there is also a joint (54) with a conductor layer (54), a comb shaped notch (60), and a center point (2) that is not located in the electric power of the semiconductor element. 1) configuration of the way.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力用半导体装置
本专利技术涉及一种电力用半导体装置，详细地说涉及一种具备安装有电力用半导体元件的绝缘基板和形成有电力用半导体元件的主电路的印刷基板的电力用半导体装置。
技术介绍
电力用半导体装置使用于产业用设备、电气铁路、家电等广泛的领域中的设备的主电力(功率)的控制，特别是对于搭载于产业用设备的电力用半导体装置要求小型化、高散热性、高可靠性。另外，在电力用半导体装置中，将IGBT和FwDi等电力用半导体元件安装于散热性高的绝缘基板、且对电力用半导体元件的表面电极例如用铝线等进行布线来构成电路的情况多。在这样的构造中，由于在绝缘基板上进行布线，因此存在如下问题：高价的绝缘基板的面积大，导致成本上升，并且电力用半导体装置的外形也变大。因此，为了实现电力用半导体装置的小型化，在专利文献1中提出了将安装有半导体元件的绝缘基板与进行了双面布线的印刷基板通过焊料等导电性粘接剂电连接并收纳于树脂壳体内的构造。专利文献1：日本特开2012-74730号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另一方面，在对大电流以高速进行开关的电力用半导体装置中，发热量大，绝缘基板与印刷基板的热膨胀差变大。因此，由于温度循环而在存在于绝缘基板与印刷基板之间的焊料和电力用半导体元件中产生大的热应力。另外，为了向形成有电力用半导体元件的驱动电路的印刷基板流通100A以上的电流，印刷基板中的铜导体层的厚度需要为0.1mm以上。因此，特别是在印刷基板与电力用半导体元件之间的焊料接合部中产生的热应力成为问题。因此，为了确保电力用半导体装置的长期可靠性，需要降低因该热应力引起的不良状况。然而，专利文献1虽然公开了使用绝缘基板和印刷基板的电力用半导体装置的构造，但是没有特别记述热应力的降低。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够确保电力用半导体装置的长期可靠性的电力用半导体装置。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本专利技术以如下方式构成。即，本专利技术的一个方式的电力用半导体装置具备电力用半导体元件和具有导体层的印刷基板，处于通过焊料来将所述电力用半导体元件的电极与所述印刷基板的导体层进行了接合的状态，所述电力用半导体装置的特征在于，所述电力用半导体元件在表面电极具有用于接合焊料的金属膜和不与焊料接合的膜，在所述电力用半导体元件中配置有多个所述金属膜，不接合所述焊料的膜配置于所述电力用半导体元件的中央，还具备接合部，该接合部构成所述导体层的一部分，处于与所述导体层形成为一体的状态，所述接合部具有切口，该切口配置成与所述半导体元件的金属膜对应。专利技术的效果根据本专利技术的一个方式的电力用半导体装置，具备接合部，该接合部具有切口，由此电力用半导体元件的电极与印刷基板的导体层的接合面积小于不具有接合部的情况下的接合面积。其结果，在温度循环作用于电力用半导体装置的整体的情况下，作用于存在于电力用半导体元件的电极与印刷基板的导体层之间的焊料的热应力相比于以往变小。因而，能够降低进而防止该焊料中的破损等不良状况的发生，能够确保电力用半导体装置的长期可靠性。附图说明图1是表示在实施方式1的电力用半导体装置中在绝缘基板上搭载有电力用半导体元件的状态的概念图。图2是图1所示的电力用半导体装置的概念图。图3是表示在图1所示的电力用半导体装置中通过焊料来与电力用半导体元件接合的印刷基板的面的概念图。图4是图2所示的A-A截面中的电力用半导体装置的概念图。图5是放大示出将图4所示的电力用半导体装置所具备的接合部与电力用半导体元件进行了接合的焊料的状态的概念图。图6是表示图1所示的电力用半导体装置所具备的电力用半导体元件的金属膜为圆形的概念图。图7是表示图4所示的电力用半导体装置所具备的接合部与电力用半导体元件的接合的变形例的概念图。图8是表示图5所示的电力用半导体装置所具备的接合部与电力用半导体元件的接合的变形例的概念图。图9是实施方式2的电力用半导体装置的概念图。图10是表示在图9所示的电力用半导体装置中通过焊料来与电力用半导体元件接合的印刷基板的面的概念图。图11是图9所示的B-B截面中的电力用半导体装置的概念图。图12是表示图11所示的电力用半导体装置所具备的接合部与电力用半导体元件的接合的状态的概念图。图13是表示图11所示的电力用半导体装置所具备的接合部与电力用半导体元件的接合的变形例的概念图。图14是实施方式3的电力用半导体装置中的与实施方式1对应的电力用半导体装置的概念图。图15是表示图14所示的C-C截面的图，是与实施方式1对应的电力用半导体装置中的概念图。图16是表示图15所示的电力用半导体装置所具备的接合部及缝隙与电力用半导体元件的接合的状态的概念图。图17是实施方式3的电力用半导体装置中的与实施方式2对应的电力用半导体装置的概念图。图18是表示图17所示的D-D截面的图，是与实施方式1对应的电力用半导体装置中的概念图。图19是表示图18所示的电力用半导体装置所具备的接合部及缝隙与电力用半导体元件的接合的状态的概念图。图20是表示实施方式3的电力用半导体装置中的在接合部中不具有切口的情况下的状态的概念图。图21是实施方式4的电力用半导体装置中的与实施方式1对应的电力用半导体装置的概念图。图22是表示图21所示的E-E截面的图，是与实施方式1对应的电力用半导体装置中的概念图。(附图标记说明)1：绝缘基板；2：IGBT；3：二极管；21：中心点；41、42：焊料；50：印刷基板；52：远位侧铜导体层；53：近位侧铜导体层；54、54-2：接合部；55：缝隙；58：贯通孔；100、200、300、400、500、600：电力用半导体装置。具体实施方式关于作为实施方式的电力用半导体装置，下面参照图来进行说明。此外，在各图中，对相同或同样的结构部分附加相同的符号。另外，为了避免以下的说明不必要地变得冗长且使本领域技术人员容易理解，有时省略已经公知的事项的详细说明和对实质上相同的结构的重复说明。另外，以下的说明和附图的内容不是意图限定权利要求书所记载的主题。实施方式1.图1、图2、图4、图6是表示实施方式1的电力用半导体装置100的概略构造的概念图，图3是表示印刷基板50的近位侧铜导体层53侧的概念图。电力用半导体装置100具有电力用半导体元件2、3和印刷基板50来作为基本的结构部分。除此以外，在本实施方式1的电力用半导体装置100中还能够具有绝缘基板1、壳体7、密封树脂6、电极端子8等。在本实施方式中，IGBT2(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)和二极管(例如FwDi)3相当于电力用半导体元件。绝缘基板1作为一例具有：树脂绝缘片1a，厚度为0.125mm；以及粘接于树脂绝缘片1a的在厚度方向上对置的两面的例如厚度为2mm的铜导体层1b和例如厚度为0.5mm的铜导体层1c。对于绝缘基板1的铜导体层1c，IGBT2和二极管3、更具体地说IGBT2和二极管3中的各背面侧的电极通过焊料41电气地且机械地连接。IGBT2例如具有8mm×8mm且厚度为0.08mm的大小，二极管3例如具有8mm×6mm且厚度为0.08mm的大小。在IGBT2和二极管3的表面形成有不接合焊料的例如Al膜、和以使得能够接合焊料的Au等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力用半导体装置，是具备电力用半导体元件和具有导体层的印刷基板并通过焊料来将所述电力用半导体元件的电极与所述印刷基板的导体层进行了接合的状态的电力用半导体装置，所述电力用半导体装置的特征在于，所述电力用半导体元件在表面电极具有用于接合焊料的金属膜和不与焊料接合的膜，在所述电力用半导体元件中配置有多个所述金属膜，不接合所述焊料的膜配置于所述电力用半导体元件的中央，所述电力用半导体装置还具备构成所述导体层的一部分并与所述导体层形成为一体的状态的接合部，所述接合部具有切口，该切口被配置成与所述半导体元件的金属膜对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 JP 2015-2298551.一种电力用半导体装置，是具备电力用半导体元件和具有导体层的印刷基板并通过焊料来将所述电力用半导体元件的电极与所述印刷基板的导体层进行了接合的状态的电力用半导体装置，所述电力用半导体装置的特征在于，所述电力用半导体元件在表面电极具有用于接合焊料的金属膜和不与焊料接合的膜，在所述电力用半导体元件中配置有多个所述金属膜，不接合所述焊料的膜配置于所述电力用半导体元件的中央，所述电力用半导体装置还具备构成所述导体层的一部分并与所述导体层形成为一体的状态的接合部，所述接合部具有切口，该切口被配置成与所述半导体元件的金属膜对应。2.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其中，所述切口是梳齿形状。3.根据权利要求1或2所述的电力用半导体装置，其中，多个所述金属膜分别具有相同的面积，等间隔地位于电力用半导体元件的表面，所述梳齿形状的切口的凸部与所述金属膜对应地位于等间隔的位置。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力用半导体装置，其中，所述梳齿形状的切口的凸部小于所述金属膜的面积。...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅地伸洋，须藤进吾，藤野纯司，吉田博，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP