功率模块及其制造方法技术

技术编号:19783685 阅读:56 留言:0更新日期:2018-12-15 13:00
功率模块(100)具备:第1绝缘基板(10),其具备第1导电层(14D);第1半导体器件(Q4),其配置在第1导电层(14D)上,且主电极的一方与第1导电层(14D)连接;第2绝缘基板(20),其在第1绝缘基板(10)上方与第1半导体器件(Q4)对置地配置,且在表面以及背面具备第2导电层(6U)以及第3导电层(14U);第1柱状电极(16),其连接第1导电层(14D)和第2导电层(6U);以及第2柱状电极(17),其连接第1半导体器件(Q4)的主电极的另一方和第3导电层(14U)。这里,第2导电层(6U)连接于向第1半导体器件(Q4)供给电源的正极图案或者负极图案的任意一方,第3导电层(14U)连接于另一方。本发明专利技术提供能够小型化且可靠性高的功率模块及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率模块及其制造方法
本实施方式涉及功率模块及其制造方法。
技术介绍
目前,很多的研究机构正在进行碳化硅(SiC:SiliconCarbide)元件的研究和开发。与Si功率器件相比,SiC功率器件具有更优异的低导通电阻、高速开关以及高温动作特性。在SiC功率模块中,SiC器件的损失相对较小,所以能够导通大电流,并且高温动作变得容易,但用于允许这些动作的功率模块的设计是必须的。SiC功率器件通过转移模具被树脂密封而构成功率模块。由于功率模块在高温下动作,所以要求更高的可靠性。为了提高树脂密封的功率模块的可靠性,也公开了保持密封树脂的紧贴性的例子。另外,以往也公开了防止功率模块的变形的例子。此外,还公开在高温的情况下,也防止功率模块的翘曲变形,并改进热疲劳寿命的例子。另外,在现有技术中,也公开将功率模块的热量从两面散热的例子。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第WO2013/136895号专利文献2:日本特开2007-311441号公报专利文献3:日本特开2008-41752号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本实施方式提供能够实现小型化且可靠性高的功率模块及其制造方法。另外,本实施方式提供能够实现极薄型并且小型化且可靠性高的功率模块及其制造方法。用于解决课题的手段根据本实施方式的一方式,提供了一种功率模块,具备:第1绝缘基板,其具备第1导电层;第1半导体器件,其配置在上述第1导电层上,且主电极的一方与上述第1导电层连接;第2绝缘基板,其在上述第1绝缘基板上方与上述第1半导体器件对置地配置,且在表面以及背面具备第2导电层以及第3导电层;第1柱状电极,其连接上述第1导电层与上述第2导电层;以及第2柱状电极,其连接上述第1半导体器件的主电极的另一方与上述第3导电层,上述第2导电层连接于向上述第1半导体器件供给电源的正极图案和负极图案的任意一方,上述第3导电层连接于另一方。根据本实施方式的其他方式,提供了一种功率模块的制造方法,具有:在第1绝缘基板的表面的导电层上安装半导体器件的工序;在上述半导体器件的主电极和上述导电层的表面分别形成至少一个柱状电极的工序;以及将上述柱状电极的任意一方的前端连接于与上述第1绝缘基板对置地配置的第2绝缘基板的一个面的导电层连接,将另一方的上述柱状电极的前端连接于上述第2绝缘基板的另一个面的导电层的工序。根据本实施方式的其他方式,提供一种功率模块,具备:第1绝缘基板;第2绝缘基板,其配置在上述第1绝缘基板的上方;以及第1半导体器件,其配置在上述第1绝缘基板上,且在表面具有第1主电极和第1控制电极,上述第1主电极配置在上述第1绝缘基板与上述第2绝缘基板的重叠部,上述第1控制电极配置在上述第1绝缘基板与上述第2绝缘基板的非重叠部。根据本实施方式的其他方式,提供了一种功率模块,具备:第1绝缘基板,其具备第1导电层;第2绝缘基板,其被配置成至少一部分与上述第1绝缘基板对置,并且具备与上述第1导电层对置的第2导电层;第1半导体器件,其第1主电极与上述第1导电层连接;第2半导体器件,其第1主电极与上述第2导电层连接;非重叠部,其在平面视图中仅具备上述第1导电层和上述第2导电层的任意一方;以及重叠部,其在平面视图中具备上述第1导电层和上述第2导电层的双方,在平面视图中,上述第1半导体器件的第2主电极和上述第2导电层以及上述第2半导体器件的第2主电极和上述第1导电层配置在上述重叠部,在平面视图中,上述第1半导体器件的第1控制电极和上述第2半导体器件的第2控制电极配置在上述非重叠部。根据本实施方式的其他方式,提供了一种功率模块的制造方法,具有:将第1绝缘基板的上侧表面的第1导电层与第1半导体器件的第1主电极连接的工序;将第2绝缘基板的下侧表面的第2导电层与第2半导体器件的第1主电极连接的工序;以及以如下的配置连接上述第1绝缘基板与上述第2绝缘基板的工序,该配置为,上述第1半导体器件的第2主电极与上述第2导电层,以及上述第2半导体器件的第2主电极与上述第1导电层分别重叠,并且上述第1半导体器件的第1控制电极与上述第2导电层,以及上述第2半导体器件的第2控制电极与上述第1导电层分别为非重叠。根据本实施方式的其他方式,提供了一种功率模块的制造方法,将非重叠部以及重叠部的图案化的工序,其中,在配置成与具备第1导电层的第1绝缘基板的至少一面对置且具备与上述第1导电层对置的第2导电层的第2绝缘基板的平面视图中,上述非重叠部仅具备上述第1导电层和上述第2导电层的任意一方,上述重叠部具备上述第1导电层和上述第2导电层的双方;在上述第1半导体器件的第1控制电极配置于上述非重叠部的位置,将第1半导体器件的第1主电极与上述第1导电层的上述重叠部连接的工序;在上述第2半导体器件的第2控制电极配置于上述非重叠部的位置,将第2半导体器件的第1主电极与上述第2导电层的上述重叠部连接的工序;以及将上述第1半导体器件的第2主电极与上述第2导电层连接,将上述第2半导体器件的第2主电极与上述第1导电层连接的工序。专利技术效果根据本实施方式,能够提供能够实现小型化且可靠性高的功率模块及其制造方法。另外,根据本实施方式,能够提供能够实现极薄型并且小型化且可靠性高的功率模块及其制造方法。附图说明图1是表示比较例1所涉及的二合一模块的主要部分的示意性平面图。图2是应用SiC绝缘栅场效应晶体管(MOSFET:MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)作为半导体器件的比较例1所涉及的二合一模块的电路构成图。图3是沿着图1的I-I线的示意性的剖面结构图。图4是表示比较例2所涉及的六合一模块的主要部分的示意性平面图。图5是应用SiCMOSFET作为半导体器件的比较例2所涉及的六合一模块的电路构成图。图6是表示第1~3实施方式所涉及的功率模块的基本构成的示意性剖面结构图。图7的(a)是第1~6实施方式所涉及的功率模块的第2绝缘基板的示意性剖视图,图7的(b)是第1~6实施方式所涉及的功率模块的第1绝缘基板的示意性剖视图。图8的(a)是第1实施方式所涉及的功率模块的示意性平面图,图8的(b)是第1实施方式所涉及的功率模块的第1绝缘基板的安装面的示意性平面图。图9是沿着图的8(b)的II-II线的示意性剖面结构图。图10的(a)是第2实施方式所涉及的功率模块的示意性平面图,图10的(b)是表示第2实施方式所涉及的功率模块的第1绝缘基板的安装后的构成的示意性平面图。图11的(a)是表示第2实施方式所涉及的功率模块的第2绝缘基板的与半导体器件对置的表面的示意性平面图,图11的(b)是与图11的(a)相反的一侧的表面的示意性平面图。图12是沿着图11(b)的III-III线的示意性剖面结构图。图13是应用SiCMOSFET作为半导体器件,并标注了电流方向的六合一模块的电路构成图。图14的(a)是第2实施方式的变形例所涉及的功率模块的第2绝缘基板的与半导体器件对置的表面的示意性平面图,图14的(b)是与图14的(a)相反的一侧的表面的示意性平面图。图15是沿着图14(a)的IV-IV线的示意性剖面结构图。图16是表示第3实施方式所涉及的功率模块的第1绝缘基板的安装后的构成的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率模块,其特征在于,具备:第1绝缘基板,其具备第1导电层;第1半导体器件,其配置在上述第1导电层上,且主电极的一方与上述第1导电层连接;第2绝缘基板,其在上述第1绝缘基板上方与上述第1半导体器件对置地配置,且在表面以及背面具备第2导电层以及第3导电层;第1柱状电极,其连接上述第1导电层与上述第2导电层;以及第2柱状电极,其连接上述第1半导体器件的主电极的另一方与上述第3导电层,上述第2导电层连接于向上述第1半导体器件供给电源的正极图案和负极图案的任意一方,上述第3导电层连接于另一方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 JP 2016-075161;2016.04.27 JP 2016-089101.一种功率模块,其特征在于,具备:第1绝缘基板,其具备第1导电层;第1半导体器件,其配置在上述第1导电层上,且主电极的一方与上述第1导电层连接;第2绝缘基板,其在上述第1绝缘基板上方与上述第1半导体器件对置地配置,且在表面以及背面具备第2导电层以及第3导电层;第1柱状电极,其连接上述第1导电层与上述第2导电层;以及第2柱状电极,其连接上述第1半导体器件的主电极的另一方与上述第3导电层,上述第2导电层连接于向上述第1半导体器件供给电源的正极图案和负极图案的任意一方,上述第3导电层连接于另一方。2.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,上述正极图案配置于上述第2导电层以及上述第3导电层的任意一方,上述负极图案配置于另一方。3.根据权利要求1或2所述的功率模块,其特征在于,上述第1导电层具备第1共用电极图案,该第1共用电极图案与多个上述第1半导体器件的同一种类的主电极连接。4.根据权利要求3所述的功率模块,其特征在于,上述功率模块具备:第2共用电极图案,其与上述第1导电层的上述第1共用电极图案不同;第2半导体器件,其配置在上述第2共用电极图案上;以及引线部件,其连接上述第1共用电极图案与上述第2半导体器件的主电极的一方。5.根据权利要求4所述的功率模块,其特征在于,上述半导体器件的主电极以及上述第1共用电极图案和上述第2共用电极图案的任意一方通过上述第1柱状电极与上述第2绝缘基板的上述第3导电层连接,上述第1共用电极图案和上述第2共用电极图案的另一方经由上述第2柱状电极和贯通上述第2绝缘基板的导通孔与上述第2导电层连接。6.根据权利要求1~5中任一项所述的功率模块,其特征在于,上述第2导电层具备多个电极图案,上述正极图案和上述负极图案交替地配置在上述第2绝缘基板的两面的每一面。7.根据权利要求5或6所述的功率模块,其特征在于,上述导通孔在上述第2绝缘基板上被配置成列状,上述第2柱状电极被配置成与上述导通孔的列并行。8.根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,上述导通孔的列中,交替地配置正极的导通孔和负极的导通孔。9.根据权利要求1~8中任一项所述的功率模块,其特征在于,上述第1绝缘基板具备输出端子,上述第2绝缘基板具备电源端子。10.一种功率模块,其特征在于,具备:第1绝缘基板;第2绝缘基板,其配置在上述第1绝缘基板的上方;以及第1半导体器件,其配置在上述第1绝缘基板上,且在表面具有第1主电极和第1控制电极,上述第1主电极配置在上述第1绝缘基板与上述第2绝缘基板的重叠部,上述第1控制电极配置在上述第1绝缘基板与上述第2绝缘基板的非重叠部。11.根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,上述功率模块具备第2半导体器件,该第2半导体器件配置在上述第2绝缘基板上,且在表面具有第2主电极和第2控制电极,上述第2控制电极配置在上述非重叠部。12.根据权利要求11所述的功率模块,其特征在于,在平面视图中,错开位置地配置上述重叠部以及上述非重叠部,以便上述第1主电极以及上述第2主电极与所对置的基板重叠,并且,上述第1控制电极以及上述第2控制电极分别不与所对置的基板重叠。13.根据权利要求11或12所述的功率模块,其特征在于,上述功率模块具备:第1非重叠部;以及第2非重叠部,在平面视图中,上述第1控制电极配置在上述第1非重叠部,上述第2控制电极配置在上述第2非重叠部。14.一种功率模块,其特征在于,具备:第1绝缘基板,其具备第1导电层;第2绝缘基板,其被配置成至少一部分与上述第1绝缘基板对置,并且具备与上述第1导电层对置的第2导电层;第1半导体器件,其第1主电极与上述第1导电层连接;第2半导体器件,其第...

【专利技术属性】
技术研发人员:岩桥清太济藤匡男
申请(专利权)人:罗姆股份有限公司
类型:发明
国别省市:日本,JP

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