功率器件制造技术

本发明专利技术涉及功率器件。抑制基板损坏。金属层(15)设置于基板(7)的主面(7a)侧。金属层(12)形成于金属层(15)之上。在金属层(12)之上设置有焊料层(Sd1)。以使得金属层(15)的端部(15e)与金属层(12)的端部(12e)局部地连接的方式构成绝缘部件(X10)。

【技术实现步骤摘要】
功率器件
本专利技术涉及在基板的两面设置有电极的功率器件。
技术介绍
对于功率器件，要求低损耗化、耐压保持能力、安全动作区域的确保、可靠性等。安全动作区域是指，在功率器件动作时用于防止该功率器件发生故障的动作区域。可靠性是指，功率器件能够长时间使用的性质。此外，对于功率器件，还要求尽可能以低成本实现上述多个特性。作为表示功率器件所要求的可靠性的项目，例如存在热循环耐量、功率循环耐量等。在各种各样的环境下使用功率器件。上述功率器件例如反复进行用于产生高电压、大电流的通断动作。在该情况下，功率器件反复产生低温状态、高温状态。此外，功率器件由多个部件构成。因此，在产生了如上所述的状态的情况下，由于构成功率器件的多个部件的线膨胀系数的差等，有时会向多个部件的接合部施加大的力。例如，就功率器件而言，有时会在金属接合部产生金属疲劳，该金属接合部受到损伤。在该情况下，还存在功率器件的功能停止的可能性。因此，功率器件被设计为具有与产品的寿命相应的耐久性。当前的功率器件为了形成电流路径而大多具有以下结构。在该结构中，功率器件所包含的半导体元件的下表面电极经由焊料而与端子连接。另外，在该结构中，半导体元件的上部电极通过使用了铝等的导线的导线键合而与其他端子连接。就具有上述结构的功率器件而言，有时在与半导体元件的下表面电极接合的焊料处发生热循环，在上部电极的与导线接合的接合部处发生功率循环。在该情况下，有可能在与导线接合的接合部处发生金属疲劳，发生半导体元件功能的下降、半导体元件功能的停止等。近年来，为了增大流过功率器件的电流的量，并非将导线与上表面电极进行接合而是将焊料与上表面电极进行接合的结构不断增加。专利文献1中公开了如下结构，即，向半导体元件的表面电极接合焊料，将该焊料与外部端子连接(下面，也称作“关联结构A”)。专利文献1：日本特开2015-015395号公报在关联结构A中，附加电极的端部经由保护层而与表面电极接合。此外，存在于附加电极的端部和表面电极之间的保护层与附加电极的端部以及表面电极密接。因此，在关联结构A中，在向与焊料接合的附加电极的端部施加有力的情况下，该力容易经由保护层以及表面电极而传递至形成有半导体元件的基板。因此，在关联结构A中，在向附加电极的端部施加了大的力的情况下，存在基板可能由于该力而损坏的问题。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制基板损坏的功率器件。为了实现上述目的，本专利技术的一个方式涉及的功率器件在基板的一个主面侧设置有第1主电极，在该基板的另一个主面侧设置有第2主电极。所述功率器件具有：第1金属层，其设置于所述基板的所述一个主面侧，与该一个主面电连接；以及第2金属层，其形成于所述第1金属层之上，所述第1主电极包含所述第1金属层以及所述第2金属层，在所述第2金属层之上设置有焊料层，所述功率器件还具有绝缘部件，该绝缘部件由所述第1金属层的第1端部和与该第1端部相对的所述第2金属层的第2端部包围，以使得所述第1金属层的所述第1端部与所述第2金属层的所述第2端部局部地连接的方式构成所述绝缘部件。专利技术的效果根据本专利技术，所述第1金属层设置于所述基板的所述一个主面侧。以使得所述第1金属层的所述第1端部与所述第2金属层的所述第2端部局部地连接的方式构成所述绝缘部件。即，第1金属层的所述第1端部和所述第2金属层的所述第2端部的密接性低。因此，即使向设置有焊料层的所述第2金属层的所述第2端部施加大的力，该力的至少一部分也会向沿所述第1金属层的所述第1端部和所述第2金属层的所述第2端部之间的连接面的方向分散。其结果，能够抑制向基板施加大的力。由此，能够抑制基板损坏。附图说明图1是本专利技术的实施方式1涉及的功率器件的俯视图。图2是本专利技术的实施方式1涉及的功率器件的一部分的剖视图。图3是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例1涉及的结构。图4是具有本专利技术的变形例2涉及的结构的功率器件的俯视图。图5是具有本专利技术的变形例3涉及的结构的功率器件的俯视图。图6是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例3涉及的结构。图7是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例4涉及的结构。图8是具有本专利技术的变形例5涉及的结构的功率器件的俯视图。图9是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例5涉及的结构。图10是具有本专利技术的变形例6涉及的结构的功率器件的俯视图。图11是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例6涉及的结构。图12是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例7涉及的结构。图13是具有本专利技术的变形例8涉及的结构的功率器件的俯视图。图14是功率器件的一部分的剖视图，该功率器件具有本专利技术的变形例9涉及的结构。图15是作为对比例的功率器件的俯视图。图16是作为对比例的功率器件的一部分的剖视图。图17是用于说明与热循环相关的问题的图。图18是作为其他对比例的功率器件的俯视图。图19是作为其他对比例的功率器件的一部分的剖视图。标号的说明4玻璃涂层膜，5Ti层，7基板，12、15、15A、22、25金属层，100、J1、J2功率器件，Sd1、Sd2焊料层，X10、X10a绝缘部件。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。在下面的附图中，对相同的各结构要素标注相同标号。标注了相同标号的各结构要素的名称以及功能相同。因此，有时省略针对标注了相同标号的各结构要素的一部分的详细说明。此外，实施方式中例示出的各结构要素的尺寸、材质、形状、该各结构要素的相对配置等可以根据应用本专利技术的装置的结构、各种条件等而适当变更。＜实施方式1＞图1是本专利技术的实施方式1涉及的功率器件100的俯视图。在图1中，X方向、Y方向以及Z方向相互正交。后面的图中示出的X方向、Y方向以及Z方向也相互正交。在下文中，将包含X方向、该X方向的相反方向(-X方向)在内的方向还称作“X轴方向”。另外，在下文中，将包含Y方向、该Y方向的相反方向(-Y方向)在内的方向还称作“Y轴方向”。另外，在下文中，将包含Z方向、该Z方向的相反方向(-Z方向)在内的方向还称作“Z轴方向”。另外，在下文中，将包含X轴方向以及Y轴方向的平面还称作“XY面”。另外，在下文中，将包含X轴方向以及Z轴方向的平面还称作“XZ面”。另外，在下文中，将包含Y轴方向以及Z轴方向的平面还称作“YZ面”。图2是沿图1的A1-A2线的功率器件100的一部分的剖视图。参照图1以及图2，功率器件100具有：作为主电极的发射极电极E1e；栅极电极E1g；作为主电极的集电极(collector)电极(electrode)E1c；基板7；保护膜3；玻璃涂层膜4；框架11；焊料层Sd1、Sd2；以及绝缘部件X10。发射极电极E1e由金属层12、15构成。即，作为主电极的发射极电极E1e包含金属层15以及金属层12。集电极电极E1c由金属层22、25构成。如图1所示，功率器件100具有支撑基板区域R3。支撑基板区域R3具有切割线区域R2、耐压保持区域R6。切割线区域R2具有芯片区域R1。芯片区域R1相当于支撑基板区域R3的一部分。芯片区域R1具有发射极电极区域Re、栅极电极区域Rg。发射极电极区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率器件，其在基板的一个主面侧设置有第1主电极，在该基板的另一个主面侧设置有第2主电极，所述功率器件具有：第1金属层，其设置于所述基板的所述一个主面侧，与该一个主面电连接；以及第2金属层，其形成于所述第1金属层之上，所述第1主电极包含所述第1金属层以及所述第2金属层，在所述第2金属层之上设置有焊料层，所述功率器件还具有绝缘部件，该绝缘部件由所述第1金属层的第1端部和与该第1端部相对的所述第2金属层的第2端部包围，以使得所述第1金属层的所述第1端部与所述第2金属层的所述第2端部局部地连接的方式构成所述绝缘部件。

【技术特征摘要】
2017.07.21 JP 2017-1416921.一种功率器件，其在基板的一个主面侧设置有第1主电极，在该基板的另一个主面侧设置有第2主电极，所述功率器件具有：第1金属层，其设置于所述基板的所述一个主面侧，与该一个主面电连接；以及第2金属层，其形成于所述第1金属层之上，所述第1主电极包含所述第1金属层以及所述第2金属层，在所述第2金属层之上设置有焊料层，所述功率器件还具有绝缘部件，该绝缘部件由所述第1金属层的第1端部和与该第1端部相对的所述第2金属层的第2端部包围，以使得所述第1金属层的所述第1端部与所述第2金属层的所述第2端部局部地连接的方式构成所述绝缘部件。2.根据权利要求1所述的功率器件，其中，在所述第2金属层的所述第2端部中的位于所述绝缘部件上方的区域形成有凹部。3.根据权利要求1或2所述的功率器件，其中，所述绝缘部件的厚度比所述第2金属层的厚度小，所述第2金属层的所述第2端部的厚度朝向该第2端部的端部而阶梯性地变小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率器件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥彻雄，
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