功率半导体组件制造技术

本发明专利技术提供功率半导体组件，其能够对晶体管元件的高发热部分进行高效冷却，布线接合部的连接可靠性优秀，其特征在于包括：散热板(1)；通过接合材料与散热板(1)连接的在绝缘基板(2)的正面形成有布线的电路基板；晶体管元件(5)，具有形成在一方的面的主电极(6)和控制电极(7)、和形成在另一方的面的背面电极，背面电极通过接合材料与电路基板连接；通过接合材料与主电极(6)接合的第一导电部件(10)；和使第一导电部件(10)和控制电极(7)与其他元件或电路基板电连接的导线或带状的连接端子(11、12)，控制电极(7)配置在主电极(6)的角部，第一导电部件(10)是将控制电极(7)之上的部分切掉的形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IGBT组件等功率半导体组件，特别涉及在半导体元件上配置的板状的导电部件之上用导线(wire)或条带(ribbon)形成布线的功率半导体组件。
技术介绍
IGBT组件等功率半导体组件因为每个半导体元件处理数十?数百A的大电流，所以伴随半导体元件的较大发热。近年来，要求功率半导体元件进一步小型化，有发热密度越发上升的趋势。由Si或SiC构成的半导体元件通过由铜或铝等构成的导线、条带等与其他元件或电极连接，但因为半导体元件与布线材料的热膨胀率存在差异，所以在反复开关动作(通电的接通(ON)和断开(OFF)的动作)时，存在接合部因热疲劳而被破坏的问题。于是，作为提高布线连接的可靠性的技术，专利文献I中公开了在半导体芯片上用焊料连接热扩散金属板，将热扩散金属板和绝缘基板上的布线图案用厚度100?200 μπι程度的较薄金属(条带)连接的结构的功率半导体组件。专利文献I中，记载:具有用热扩散金属板使中心部为高温的半导体芯片均热化的效果。同样，作为用导电性的金属板提高布线连接的可靠性的技术，有专利文献2。专利文献2中，介绍了从应力缓冲的观点考虑的解决方法:用2片热膨胀系数在布线部件与半导体元件的中间的金属板，消除热膨胀系数差较大的连接部。S卩，用接合材料连接在半导体芯片上的热扩散金属板是如果使用适当的热膨胀系数的材料就能够使芯片的温度分布均匀化并且能够降低布线接合部的热应力的有力的连接可靠性提高手段。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2013-197560号公报专利文献2:日本特开2012-28674号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题但是，现有结构的热扩散金属板，就沿着芯片面的平面方向的布局而言，并不是在热扩散和邦定(bonding)布局的方面得到优化的热扩散金属板。例如在IGBT元件(绝缘栅双极型晶体管)中，形成发射极电极(主电极)和栅极电极(控制电极)作为正面电极，形成集电极电极(主电极)作为背面电极。栅极电流仅在导通和截止的较短期间流过，瞬间流过的电流量也只有发射极-集电极之间流过的电流的数十分之一至数百分之一程度。因此，相对于发射极电极，栅极电极的发热量较小，必须要特别对发射极电极进行高效冷却。但是，专利文献1、2中记载的现有结构中，存在如下技术问题:其虽然记载了在发射极电极上连接的导电部件和栅极布线，但只是并列配置，并没有进行用于对高发热部分进行高效冷却的芯片上的详细布局的优化。此外，形成源极电极(主电极)和栅极电极(控制电极)作为正面电极、形成漏极电极(主电极)作为背面电极的MOSFET元件(绝缘栅型场效应晶体管)也是流过主电极间的电流量比流过栅极电极的电流量更大，具有高发热部和低发热部，如何对高发热部分进行高效冷却，是晶体管元件的共同的技术问题。本专利技术的目的在于提供一种能够对晶体管元件的高发热部分高效地进行冷却、布线接合部的连接可靠性优秀的功率半导体组件。用于解决问题的技术方案用于解决上述技术问题的本专利技术的一种结构，特征在于:“一种功率半导体组件，其特征在于，包括:散热板；通过接合材料与上述散热板连接的、在绝缘基板的正面形成有布线的电路基板；晶体管元件，具有形成在一方的面的主电极和控制电极以及形成在另一方的面的背面电极，上述背面电极通过接合材料与上述电路基板连接；与上述主电极通过接合材料接合的第一导电部件；和使上述第一导电部件和上述控制电极与其他元件或电路基板电连接的导线(wire)或带(ribbon)状的连接端子，上述控制电极配置在上述主电极的角部，上述第一导电部件是将上述控制电极之上的部分切掉的形状”。如果采用使控制电极配置在主电极的角部并且使第一导电部件与主电极连接、第一导电部件成为将控制电极之上的部分切掉的形状这样的结构，则能够使导电部件没有孔或槽地连续地以最大面积覆盖相对于控制电极作为高发热部分的主电极，在导电部件中传热路径不会被遮挡，可以得到较高的均热化效果。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种能够对晶体管元件的高发热部分进行高效冷却、布线接合部的连接可靠性优秀的功率半导体组件。【附图说明】图1是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的立体图。图2是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的立体图。图3是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的顶视图和截面图。图4是表示使用现有的布线方法的功率半导体组件的结构的顶视图和截面图。图5是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的顶视图。图6是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的顶视图。图7是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的顶视图。图8是表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的顶视图。附图标记说明I 散热板2 绝缘基板3 布线图案4 接合材料5 晶体管元件6 主电极7 控制电极8正面电极9接合材料10导电部件11连接端子12连接端子21接合材料22导电部件23连接端子31二极管元件32导电部件33主电极34导电部件35控制电极36连接端子37连接端子41,42,43,44 连接端子61导电部件62连接端子71连接端子【具体实施方式】以下用【附图说明】实施例。【实施例1】图1示出了表示本专利技术的一个实施方式的功率半导体组件的结构的立体图。图1(a)表示层叠结构体，为了易于理解地示出晶体管元件的电极配置而在图1(b)中仅抽取描绘了晶体管元件。在图1(a)中，在由铜、AlSiC等构成的散热板I上通过焊料等接合材料(未图示)接合有电路基板。构成电路基板的绝缘基板2中，使用氮化铝、氮化硅、氧化铝等，在其正面通过硬钎焊等接合有由铝或铜等金属导体形成的布线图案3，在背面通过硬钎焊等接合有由铝或铜等金属导体形成的金属箔。在布线图案3之上通过接合材料4接合有晶体管元件5。使用焊料或烧结性的银或铜的微粒浆料(paste)作为接合材料。也能够使用通过还原生成银或铜的氧化银或氧化铜的微粒浆料。根据接合材料的种类，为了提高接合材料的润湿性和确保接合强度，而对布线图案3实施镀银或镀镍。晶体管元件5使用Si或SiC作为材料，使用IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)作为元件的种类。此处，在晶体管元件5的正面如图1 (b)所示地形成有主电极6和控制电极7。在背面虽然未图示，但形成有另一个主电极。IGBT元件中，形成发射极电极(主电极)和栅极电极(控制电极)作为正面电极，形成集电极电极(主电极)作为背面电极。MOSFET元件中，形成源极电极(主电极)和当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体组件，其特征在于，包括：散热板；通过接合材料与所述散热板连接的、在绝缘基板的正面形成有布线的电路基板；晶体管元件，具有形成在一方的面的主电极和控制电极，和形成在另一方的面的背面电极，所述背面电极通过接合材料与所述电路基板连接；通过接合材料与所述主电极接合的第一导电部件；和使所述第一导电部件和所述控制电极与其他元件或电路基板电连接的导线或带状的连接端子，所述控制电极配置在所述主电极的角部，所述第一导电部件是将所述控制电极之上的部分切掉的形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：元胁成久，宝藏寺裕之，守田俊章，绀野哲丰，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：日本;JP